Este artículo se basa en el estudio de los nanobots, personalmente creo que es un campo donde es necesario profundizar, puesto que a través de estos minúsculos robots se podrán conseguir avances tecnológicos sin precedentes para nuestra sociedad de una manera totalmente disruptiva.

Existen muchas teorizaciones sobre las posibles aplicaciones de estos mecanismos, casi todas redactadas en la tesis del Dr. Eric Drexler realizada el año 1991 en el MIT Nanosystems Molecular Machinery Manufacturing and Computationsobre la nanotecnología.

Personalmete creo que hay un gran potencial detrás de esta tecnología, y por esa razón he decidido desarrollar este artículo sobre los nanobots, enumerando una serie de parámetros básicos como las posibles aplicaciones futuras, las investigaciones y proyectos actuales, los peligros que surgen a raíz de esta tecnología así como diversas teorizaciones existentes sobre estos pequeños mecanismos tan revolucionarios.


Objeto de estudio: Los Nanobots

nanobotsCon el desarrollo de estas máquinas constructoras, reparadoras y/o destructoras a escala nanométrica, podría ser que algún día dichas máquinas permitan cosas tan asombrosas como tragar píldoras llenas con enjambres de nanobots controlados a través de software y  estos consigan curar enfermedades a nivel interno dejando de ser necesarias las intervenciones quirúrgicas.

Estos nanobots serán de tamaño microscópico, y por lo tanto es necesario que trabajen en conjunto para realizar tareas complejas, ya que con un solo nanobot el proceso sería muy lento y dificultoso.

Dentro de estos enjambres de nanobots podríamos diferenciar dos tipologías, los que son incapaces de replicarse y los que son capaces de replicarse en el medio natural .

Frente a estas tipologías surge la duda de si los nanobots capaces de replicarse fuera de un entorno restringido de fábrica son o no parte necesaria de una supuesta industria nanotecnológica.  Ya que el proceso de la auto-replicación, si alguna vez se llegara a desarrollar, podría ser una capacidad peligrosa, insegura y difícil de controlar.

Este tipo de tecnología tiene sus ventajas e inconvenientes, hay ciertos parámetros donde aún no se ha conseguido la optimización necesaria para su producción como por ejemplo, la comunicación de energía, la navegación, la manipulación y la computación.

Para la creación de estos “robots en miniatura” la principal problemática que tuvieron que afrontar fue cómo permitir la locomoción de los mismos.

Para solventar este problema a los científicos se les ocurrió la idea de utilizar la propia energía de nuestro cuerpo, fue así como se creó el nanobot capaz de utilizar nuestro ATP (trifosfato de adenosina) como energía. Para esto se ideó inicialmente una molécula de dos polos; un polo sintético como motor o hélice y un polo biológico que sería la enzima capaz de atraer energía.

Su impacto en la vida moderna parece una historia de ciencia ficción. Considerado por la comunidad científica internacional como uno de los proyectos de la ciencia moderna más “innovadores y ambiciosos”, la nanotecnología tiene su antecedente más remoto en un discurso pronunciado en diciembre de 1959 por el físico Richard Feynman, ganador del Premio Nobel, quien estableció las bases de este nuevo campo científico.

Vinculado a la investigación científica desarrollada por las principales instituciones públicas de educación superior, la nanotecnología fomenta un modelo de colaboración interdisciplinario en campos como la llamada nanomedicina  donde la aplicación de estas técnicas permiten el diseño de fármacos que trabajan a nivel molecular, la neurobiología y el desarrollo de microconductores así como muchos otros.


Aplicaciones actuales

Medicina

Los científicos de todo el mundo están trabajando para desarrollar estrategias terapéuticas novedosas y potentes contra el cáncer, Shawn Douglas, del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard y sus colaboradores han tratado con éxito el cáncer con la ayuda de “nanorobots ADN”.

Estos robots microscópicos se envían a través del cuerpo humano con la misión de detectar las células cancerígenas, destruyendolas, y enviandolas a la sangre como productos de desecho.

A través de la nanotecnología y más concretamente los nanobots se podría llegar a realizar cirugía a escala celular, lo cual supondría una gran mejora en la calidad de las intervenciones, así como una notable reducción en la agresión que sufren los pacientes.

Se calcula que por la década de 2020, la fabricación molecular permitirá la construcción de nanobots médicos construidos a partir de diamantina, tales como el microbívoro.

Estos nanorobots podrían ser utilizados para la curación o tratamiento de las enfermedades del corazón humano, a partir de nanocirugía en células individuales, lo cual permite una supervisión personal extremadamente acurada  y una alta precisión en las intervenciones.

Los nanobots médicos tales como la “microbívoro” eliminan rápidamente las infecciones microbianas y el cáncer, mientras que otros como el “chromallocyte” sustituiría cromosomas completos en células individuales, revirtiendo así los efectos de enfermedades genéticas y el daño acumulado en nuestros genes, haciendo posible impedir el envejecimiento de las células.

La producción de estos nanobots médicos es un problema, ya que al construirse con diamantina, material que incluye diamante puro, es muy caro y un error podría suponer grandes pérdidas de dinero. El diamante es la forma cristalina del carbono, que es tal vez la sustancia más fuerte conocida por la humanidad y por eso los nanobots serán construidos con este material.

Investigación:

La NASA a enfocado gran parte de sus desarrollos con nanobots al sector de la medicina. Los científicos que actualmente están trabajando en estos proyectos creen que en un par de años aparecerán los primeros nanosensores capaces de transmitir desde el interior del cuerpo información para combatir infecciones. La fabricación de nanosensores será una gran ventaja para detectar virus, bacterias, toxinas e incluso células específicas.

Vídeo – Robot Origami – MIT


Futuras aplicaciones de los nanobots

Estos son sólo algunos de los campos de investigación que se desarrollan con el uso de los nanobots.

Fármacos que trabajan a nivel atómico, nanochips capaces de realizar complejos análisis genéticos, fuentes de energía inagotables, construcción de edificios con nanobots, eliminación de plagas y contaminación a escala molecular, armas más potentes que las biológicas o nucleares.


Reparación de tejidos y/o vehículos

Otro posible uso podría ser la inclusión de este tipo de robots en los trajes de los astronautas (o en cualquier traje técnico de gran valor) que podrían ser desplegados en caso de una emergencia para reparar los daños en el traje del astronauta, pero no solo se podrían aplicar en el traje del astronauta, sino que también se podrían implementar en cualquier tipo de vehículo, en este caso la aeronave, para que cumplieran esta misma función detectando y reparando rápidamente cualquier tipo de avería, es necesario remarcar que el campo escogido para esta hipótesis es la industria aeroespacial, ya que para la implementación de esta tecnología sería necesaria una gran inversión económica, pero no descartamos que en un futuro, cuando los nanobots estén más desarrollados y sean más fáciles de producir, se puedan implantar en muchos otros sectores.


Construcción

El constructor sería un robot molecular simple con un solo brazo, similar al constructor  desarrollado por von Neumann, pero en una escala muy pequeña. Ya existen ejemplos de sistemas experimentales a escala molecular que pueden actuar como constructores.

En el trabajo realizado por Drexler sobre los  Nanosistemas se relatan un número de composiciones químicas factibles para que la punta del brazo de robot sea capaz de captar un fragmento molecular, o incluso un solo átomo, y luego depositar en una ubicación deseada.


Nanomateriales

La nanotecnología permite obtener materiales con una enorme precisión en su composición y propiedades. Estos materiales podrían proporcionar estructuras con una resistencia sin precedentes,  ya que la nanotecnología podría llevar a las industrias a  métodos revolucionarios de fabricación átomo por átomo consiguiendo de este modo una calidad y propiedades excepcionales.

Muchos materiales, una vez reducidos a escala nanométrica, empiezan a mostrar un conjunto de características únicas basadas en las fuerzas de mecánica cuántica. Debido a estos efectos, los materiales sufren una clara mejora en sus propiedades, como por ejemplo aumentar su conducción eléctrica o ser capaces de transferir mejor el calor.

Con todas las mejoras que proporciona la implementación de los nanomateriales, nosotros destacamos que la generación de estos es posible gracias a la fabricación molecular. Esta es una tecnología futurista que esta basada en el llamado montaje convergente. El montaje convergente consiste en una cadena de montaje compuesta por brazos robóticos manipuladores donde su tamaño va creciendo progresivamente de más pequeños a más grandes ensamblando sub-componentes de productos y pasandolos por varias etapas, empezando con nanobots (nanoassemblers) manipuladores que conforman los productos desde una escala inicial nanométrica hasta los robots convencionales más grandes que finalmente generan un producto usable con escala antropométrica.

Investigación:

Uno de los principales interesados en desarrollar avances en este sector ha sido la NASA ya que uno de sus principales objetivos en este momento es realizar viajes a Marte. La NASA ha conseguido realizar materiales con características sorprendentes los cuales les permiten crear sus naves espaciales mucho más resistentes a los peligros que enfrentan en el espacio.


Purificación del agua

Existen nuevas tecnologías emergentes que pueden reciclar el agua a un costo extremadamente bajo, básicamente convirtiendo el agua sucia en agua pura. Cerca del 80 por ciento de las enfermedades en los países en vía de desarrollo provienen del agua sucia, y esas tecnologías tienen el potencial de superar ese problema a un costo muy bajo en un futuro muy cercano.


Fuentes energéticas

El planeta tierra está inundado con energía. Tenemos 10.000 veces más luz solar de la que necesitamos para lograr el ciento por ciento nuestras necesidades energéticas. La razón por la cual no podemos capturar la energía que proviene de la luz solar con suficiente eficiencia es porque los paneles solares son todavía de una tecnología industrial anticuada.

Pero la misma tecnología que involucra la manipulación de átomos y moléculas a través de nanobots (fabricación molecular) tendrá como resultado paneles solares extremadamente baratos y altamente eficientes que capturarán con facilidad la luz solar necesaria para reemplazar completamente los combustibles fósiles.


Peligros de los nanobots

Hace falta remarcar que los nanobots como muchas otras tecnologías, tienen una serie de peligros y por lo tanto hay que tener en cuenta una serie de precauciones necesarias para su óptima implementación en nuestra sociedad.

En química, por ejemplo,  los riesgos de una sustancia dependen de diferentes factores como por ejemplo el tamaño. Esto, puede ser tanto una ventaja como un defecto, dependiendo del uso y de la sustancia. Un kilo de oro arrojado contra alguien puede dañar su salud. Sin embargo, las partículas de oro de 35 nanómetros sirven para tratar el cáncer.

Actualmente, el arsénico se utiliza en procesos industriales en pequeñas dosis y  en compuestos que permiten beneficiarse de algunas de sus propiedades de forma controlada y segura. Ahora bien, si se ingiere directamente se trata de uno de los venenos clásicos.

El peligro reside en que a la hora de valorar las nanopartículas se rompen muchos de los parámetros con los que se miden sus riesgos y toxicidades, como por ejemplo la masa o la dosis.

Hoy en día se están llevando a cabo diferentes estudios para evaluar la nanotoxicidad, ya que hasta el momento no existen evidencias científicas claras.

No existen datos en humanos sobre si una nanopartícula que toque la piel puede alcanzar órganos vitales, pero la sospecha se deriva de estudios en los que se ha medido el impacto de nanopartículas presentes en el aire contaminado, resultantes de la combustión en los coches. Se ha visto que si se respiran alcanzan el flujo sanguíneo incluso podrían llegar al cerebro o al feto en mujeres embarazadas y provocar alteraciones.

Como otras tecnologías que la humanidad ha creado también se puede utilizar para amplificar y permitir nuestro lado destructivo. Es importante que el acercamiento a esta tecnología sea para obtener conocimientos profundos de los beneficios que promete, evitando sus peligros. Ahora imaginemos un caso hipotético, donde unos nanobots similares a los utilizados para extraer células cancerígenas, llegarán a las manos de un grupo terrorista. Estos los podrían llegar a utilizar con el fin inverso, cogiendo células sanas y convirtiéndolas en carcinomas malignos que podrían llevar a la muerte. El potencial de los nanobots podría llegar a utilizarse en un caso extremo para convertir un continente entero en polvo gris.

Por lo tanto tenemos que tener una precaución extrema antes de introducir en el mercado estos productos y a ser posible se tendría que generar un software de seguridad para poder controlar estas variables peligrosas de los nanobots como podría ser la auto replicación o la desintegración de objetos a nivel molecular.


Marco teórico

Algunas de las aplicaciones que se convierten en posibles gracias a los nanobots según el Dr. K. Eric Drexler: En la década de 2020 el ensamblaje molecular, posible gracias al uso de los nanobots, proporcionará herramientas para luchar eficazmente contra la pobreza, terraformar planetas, reintroducir  muchas plantas y animales extintos, limpiar nuestro medio ambiente, superar las enfermedades, o prolongar la longevidad humana


Propuesta de valor

Es necesario remarcar que los nanobots son una tecnología con un largo camino por recorrer y mucho dinero que invertir, pero su potencial es tan elevado que me he atrevido a formular la siguiente propuesta:

He ideado un prototipo de nanobot que tenga la función principal de reparar posibles grietas surgidas en el casco de los barcos que lleven sustancias peligrosas como los petroleros.

Partiendo de la necesidad de asegurar las sustancias nocivas para el medio ambiente pienso que la implantación de enjambres de nanobots dentro de las propias paredes del casco, que al quebrantarse soltaria dicho enjambre. Estos enjambres tendrian la capacidad de extraer el material dañado reparandolo y por lo tanto constituirian un buen elemento de seguridad dentro de los barcos petroleros o otros vehiculos que requieran un alto nivel de seguridad. Esta tecnologia ayudaria a evitar posibles catástrofes naturales, como las que se han repetido muchas veces a lo largo de la historia.

Quizá la implantación de dicha tecnología no se podría llegar a implantar en el ejemplo de los barcos petroleros por un cambio en el paradigma energético de nuestra sociedad, donde ya no se utilizarán los combustibles fósiles como fuente principal de energía. Pero estos enjambres de nanobots se podrían aplicar como elemento último de seguridad en muchos otros sitios o vehículos con un alto índice de peligrosidad, estos podrían ser centrales nucleares, camiones con residuos tóxicos o sustancias peligrosas para el medio ambiente industria aeroespacial y muchos más.

Vídeo- The Nano Robots Inside You – World Science Festival


Bibliografía

  • Eric Drexler’s 1991 MIT dissertation, “Molecular Machinery and Manufacturing with Applications to Computation”
  •  SYSTEMS AND METHODS FOR GENERATING BIOLOGICAL MATERIAL, 2005, Patentscope
  • http://www.molecularassembler.com/Nanofactory/  Written contents of this page © 2006-12 Robert A. Freitas Jr. and Ralph C. Merkle
  • Harvard magazine, Shawn M. Douglas / Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, 2012
  • La puesta en el mercadode las nanotecnologías: Un camino con distintos perfiles. Miguel Gómez Uranga y Virginia Fernández Andrés – Universidad País Vasco
  • Nanobots: Tecnología Inimaginable, 2010, Federico Errobidart

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