Cosas de pequeño tamaño que ejercen un gran impacto

Este artículo ha sido escrito por Alok Jhaand, publicándose por primera vez en Guardian.co.uk
La nanociencia ofrece unas herramientas muy potentes para los científicos, por lo que en la actualidad se utiliza para resolver problemas en todo tipo de campos, desde la medicina a la ciencia espacial y la ingeniería química.
Todo comenzó como un reto para un gran físico. En 1959, el premio Nóbel Richard Feynman dio una conferencia que, con el título “Hay mucho espacio al fondo”, planteaba la siguiente cuestión: “los ordenadores son demasiado grandes, ocupan habitaciones enteras, por qué no hacerlos muy pequeños, con cables pequeños, elementos pequeños, y cuando digo pequeños, quiero decir muy pequeños”.
Su gran idea era miniaturizar los objetos existentes. Se podrían crear desde el principio manipulando cada átomo o molécula. Más de medio siglo después, no podría reconocer en qué medida sus ideas se han transformado en una serie de potentes herramientas científicas conocida como nanotecnología.
“En el sentido más amplio, hablamos de una mil millonésima parte de un metro [un nano metro] y de tecnologías que suelen operar en medidas comprendidas entre 10 y 100nm”, comenta Keith Dingwall, analista del Instituto Británico de Nanotecnología. “De lo que estamos hablando es de manipular los materiales a escala molecular”.
Este campo va más allá de la idea de Feynman de reducir el tamaño de las cosas. Las ideas de la nanociencia se utilizan en todo tipo de aplicaciones, desde la medicina y la ingeniería química a la ciencia espacial y las telecomunicaciones. “No lo llamaría una disciplina, lo llamaría un conjunto de herramientas”, comenta Gabriel Aeppli, profesor de física del London Centre for Nanotechnology. “Se utiliza en el sector de la microelectrónica aunque también en el diagnóstico médico; por ejemplo, las pruebas de embarazo emplean nanopartículas de oro. Se trata de una serie de herramientas que se emplean para resolver problemas en diversas áreas, independientemente de cuáles sean éstas”.
Esto implica que no existe un laboratorio de nanociencia ordinario. Así, en un lugar en el que aparezca el prefijo “nano” en la puerta pueden trabajar científicos que se ocupan de crear materiales totalmente nuevos. Otros laboratorios pueden ocuparse de crear una célula solar inspirándose en la estructura de una hoja. Y, por último, en un tercer tipo de laboratorio de investigación se podría llevar a cabo el movimiento de átomos sobre una superficie para comprobar qué extraños fenómenos suceden a nano escala.
Con una nueva tecnología surge una nueva responsabilidad, por ello los nanocientíficos comentan que son conscientes de los problemas asociados a la manipulación de estos minúsculos elementos. “Cuando las sociedades adquieren mayor nivel de riqueza, éstas suelen pasar a ser más reacias a asumir riesgos, no obstante también son lo suficientemente ricas como para tomar medidas de reducción de los riesgos de explorar nuevas modalidades de investigación química”, comenta Aeppli. “Creo que lo que tenemos que hacer es tratar todo lo que está por someterse a pruebas de la misma forma en que se tratan los elementos que produce un químico dedicado a la producción de materiales sintéticos.”
Nanotubos de carbono
Por ejemplo, los nanotubos de carbono. Estos minúsculos tubos fabricados con átomos de carbono son extremadamente fuertes y conductores, no obstante por su forma podrían ser potencialmente peligrosos. En primeras fases de investigación con ratones de laboratorio se sugirió que los nanotubos podrían actuar como si fuesen partículas de amianto al ser inhalados. Como los nanotubos se incorporan cada vez más en materiales de uso más cotidiano, ¿qué sucede si se liberan al medioambiente?
La respuesta exige la realización de pruebas rigurosas y la caracterización de partículas de nano tamaño o de materiales novedosos. No obstante, existen posturas que argumentan que el exceso de precaución puede poner trabas a la innovación. Según Ineke Malsch, director de Malsch TechnoValuation y autor de un informe para el Observatorio de nanotecnología de la UE sobre la ética de dicha tecnología: “anticiparse (y tratar de establecer un reglamento con anticipación) a una tecnología que no existe todavía no es buena idea”.
Las aplicaciones más actuales de las nanotecnologías podrían tratarse según la legislación existente en áreas como la seguridad química o de medicamentos. Malsch dice que los principales problemas a largo plazo se centran en la manera en que la nanociencia interactúe con nuestra biología, llegando e incluyendo hasta la posibilidad de mejorar al ser humano. “Dónde estaría el límite entre la nanotecnología en aplicaciones o terapia médica o biológica en la curación de las enfermedades y la utilización de la misma en mejorar a las personas, mejorando a aquellas que están sanas?” Malsch añade: “En este momento los políticos y legisladores no tienen en realidad una clave del modo de gobernar esta tecnología o de cuáles podrían ser las normas, reglas y valores éticos que podrían aplicarse a esta materia. Afortunadamente, todavía hay tiempo porque la tecnología no está lista aún”.
La medicina constituye un área importante. Alfred Cuschieri, director del Institute of Medical Science and Technology de las universidades de Dundee y St Andrew’s, ha trabajado en una novedosa modalidad de tratamiento con nanotubos de carbono dentro del proyecto de investigación en nanotecnología europeo NINIVE. Cada nanotubo lleva una carga de medicamento en su superficie, pudiendo introducirse en las células del cuerpo, cancerosas o no, como si se tratase de una aguja a nano escala. Cuando los nanotubos alcanzan su objetivo, un pulso de microondas emitidas desde el exterior hace que viertan su carga de medicamento en el interior de las células. “Creo que los sistemas de administración dirigida de medicamentos basados en nanotubos de carbono como vectores puede que sean sometidos a prueba en primeros estudios clínicos de fase uno en unos tres o cuatro años”, comenta Cuschieri.
También añade: “Asimismo, a partir de este proyecto, hemos descubierto que estos nanotubos de carbono, si se construyen de forma específica, pueden llegar a estimular realmente las células nerviosas. Lo cual nos condujo a un siguiente proyecto, en pacientes de Parkinson, por ejemplo, empleando estos nanotubos especiales, se puede utilizar la misma energía que se utiliza en los teléfonos móviles para estimular las células”.
Ya se comercializan productos mucho menos complejos. Nanopartículas de diversos tipos se utilizan en pantallas solares y pintura para vehículos, también se emplean como catalizadores de reacciones químicas en la industria y en todo tipo de dispositivos electrónicos modernos.
“En el sector de la electrónica, hemos estado manipulando elementos a nano escala durante mucho tiempo, no obstante no se hace referencia a dichos elementos como tal”, comenta Dingwall. “Las partículas de oro se combinan con elementos como nanotubos de carbono en la fabricación de chips de memoria”. Los humanos (sin saberlo) hemos utilizado el fruto de la nanotecnología durante miles de años, explica Dingwall, lo que ocurre es que la tecnología para manipularla está disponible desde hace solo unas décadas. Podemos esperar que sucedan grandes cosas (aunque de tamaño minúsculo).