Las Grandes Ideas De La Nanotecnología: De Los Tumores A Los Elevadores Espaciales

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Los científicos e ingenieros de future con describieron los últimos descubrimientos en nanotecnología que están impulsando la investigación en viajes espaciales y en medicina.

Algunas de las innovaciones científicas más grandes de hoy están ocurriendo en las escalas más pequeñas.

Nanotecnología: "nano" es la abreviatura de "nanómetro", que se refiere a escalas de longitud en mil millonésimas de metro, describe tecnologías que están diseñadas para realizar tareas complejas, pero a escala de moléculas o incluso de átomos. Para poner eso en perspectiva, una estructura llamada nanotubo tiene un diámetro de 1 nanómetro, unas 100.000 veces más pequeña que el ancho de un cabello humano, según la Iniciativa Nacional de Nanotecnología.

Gracias a la nanotecnología, los ingenieros pueden diseñar microprocesadores para su teléfono inteligente que sean más pequeños y más eficientes que nunca. Además, los dispositivos en un futuro no muy lejano podrían incorporar sofisticados dispositivos de seguridad basados ​​en nanotecnología. Los científicos también están explorando cómo la nanotecnología puede ofrecer tratamientos médicos dirigidos a los propios genes. O construya cables lo suficientemente fuertes para soportar un elevador en el espacio, según un panel de expertos en Future Con, una conferencia que destaca la intersección entre ciencia ficción y ciencia de vanguardia que se realizó del 16 al 18 de junio en Washington, DC [5 Tecnologías que están revolucionando la biotecnología]

Los investigadores médicos que buscan construir máquinas que puedan operar a nanoescala deben "seguir los planos de la biología", dijo a la audiencia Lloyd Whitman, científico jefe del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, en el panel titulado "Indistinguable from Magic: La nanotecnología en la ciencia ficción "el 17 de junio.

Cualquier tipo de robot creado en la nanoescala no se verá como un robot típico, se parecerá más a un virus, dijo Whitman. La evolución ya ha descubierto cómo construir formas autónomas y funcionales, incluso a nivel microscópico, y los ingenieros pueden aprender mucho al estudiar estas minúsculas historias de éxito para informar su propio trabajo sobre las partículas que se realizan en la nanoescala, dijo Whitman.

Según el panelista Jordan Green, profesor asociado de ingeniería biomédica, oftalmología, oncología, neurocirugía, ciencia de los materiales e ingeniería de la Universidad Johns Hopkins, los investigadores pueden investigar los posibles usos de la nanotecnología en medicina y salud humana. Escuela de Medicina de Maryland.

Entrega directa a la celda

Los virus afectan nuestro genoma al insertar sus propios genes en nuestras células para replicarse a sí mismos, dijo Green. ¿Podrían los investigadores diseñar una partícula sintética capaz de entregar información genética de la misma manera? Las partículas hechas de materiales no tóxicos y solubles en agua se podrían diseñar para entregar ADN directamente a las células, codificándolas en moléculas de ARN fuera del núcleo, donde se traducirían en proteínas para transmitir una función, según Green.

"Esto podría cambiar la composición genética de una célula, o podría tener un efecto terapéutico a corto plazo", dijo.

Para las personas con enfermedades genéticas, como la hemofilia o la fibrosis quística, este enfoque podría proporcionar genes sanos a las células diana y reparar los errores en su ADN que causan la enfermedad, dijo Green al público del panel.

La nanotecnología también podría informar tratamientos más efectivos contra el cáncer, dijo Green. Una mutación en las células cancerosas desactiva el interruptor de control que les dice que dejen de crecer, pero la terapia génica dirigida que utiliza nanopartículas podría reactivar su botón de autodestrucción, deteniendo los crecimientos cancerosos en sus pistas, según Green.

Al dirigir las nanopartículas a tejidos específicos y entregar instrucciones precisas a las células adecuadas, "la nanoingeniería y la nanotecnología en medicina pueden ayudar a que las medicinas sean más precisas", explicó.

A la Luna

Nanotech también podría ayudar a materializar una idea que ha fascinado e inmovilizado a los ingenieros desde finales del siglo XIX: cómo construir un ascensor que se extiende desde la Tierra al espacio, Lourdes Salamanca-Riba, profesora de la Escuela de Ingeniería A. James Clark. en la Universidad de Maryland, dijo a la audiencia de Future Con.

En un nanotubo de carbono, el material en forma de tubo hecho de carbono tiene un diámetro que se puede medir en la escala nanométrica, una mil millonésima parte de un metro.

En un nanotubo de carbono, el material en forma de tubo hecho de carbono tiene un diámetro que se puede medir en la escala nanométrica, una mil millonésima parte de un metro.

Crédito: NASA

Un tipo de elevador espacial podría colocar un cable largo anclado en el ecuador y conectado a una "base" flotante fuera de la atmósfera terrestre y en órbita geosincrónica, dijo Salamanca-Riba. El cable tendría que cubrir aproximadamente 10,000 millas (66,000 kilómetros) de longitud, y debería estar hecho de una sustancia que sea excepcionalmente fuerte y liviana, o se colapsaría por su propio peso, agregó.

Los nanotubos de carbono (nanoestructuras cilíndricas hechas de átomos de carbono) son extremadamente fuertes y solo tienen una capa atómica de espesor y podrían ser un material adecuado para estos cables, dijo Salamanca-Riba.

Una estación espacial flotante a la que se puede acceder mediante un ascensor facilitaría significativamente más que los astronautas viajen a la Luna u otras regiones cósmicas, dijo Salamanca-Riba. Y mientras que un elevador espacial sería costoso de construir, una vez en su lugar, reduciría significativamente el costo del transporte de la carga útil en órbita, de miles de dólares por kilogramo a unos pocos cientos de dólares por kilo, agregó.

Sin embargo, puede pasar algún tiempo antes de que los investigadores puedan producir los miles de kilómetros de nanotubos de carbono que se necesitarían para atar un elevador espacial. En la actualidad, existen solo en longitudes de unos pocos centímetros, dijo Salamanca-Riba en el panel.

Artículo original sobre Ciencia viva.


Suplemento De Vídeo: The next step in nanotechnology | George Tulevski.




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