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Actualidad

Nanotecnología:
Realidad o ciencia ficción
Si bien ya tiene aplicaciones prácticas en la vida cotidiana, la nanotecnología es una disciplina que abre expectativas impensadas en áreas tan sensibles como la salud y el medioambiente.



Por Ana M. Pertierra

En un reciente encuentro que tuvo lugar en el Polo Científico Tecnológico en la ciudad de Buenos Aires, Galo Soler Illia, doctor en Química de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y decano del Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) y José María Kenny (Italia), doctor en Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Sur (UNS) y agregado científico en la Embajada de Italia en Buenos Aires, expusieron las aplicaciones actuales, así como el alcance y los proyectos que a futuro puedan darse a través de la nanotecnología.
Kenny comenzó definiendo: "La nanotecnología es el nombre bonito que le damos a la química. Todo lo que sabemos de cómo se producen las reacciones químicas a nivel atómico y molecular sucede a nivel nano. El problema era que, hasta que no se desarrollaron los nuevos microscopios como el de efecto túnel, los de fuerza atómica y los de microscopía electrónica, no lo veíamos".
Y –aclaró– la mayor parte de lo que hacemos hoy es lo que se llama "top-down", es decir vamos de arriba hacia abajo, deshacemos la fibra de un planta, por ejemplo, y mostramos la nanocelulosa, pero la celulosa ya existía. O molemos un metal hasta llegar a obtener nanopartículas o sea vamos de los más grande a lo más pequeño. Lo ideal sería hacer lo que se denomina "biomimética", es decir, imitar lo que está en la naturaleza, ser capaces de hacer un autoensamblaje atómico y molecular controlado tecnológicamente. Pero a eso todavía no hemos llegado y hay que seguir trabajando.
A pesar de presentarse como una tecnología moderna, se sabe que ya en época de los romanos era toda una alquimia. Las artesanías de vidrios coloreados y vitraux con la que decoraban sus templos lo lograban con al agregado de partículas que obtenían moliendo metales de oro y plata y obtenían los diferentes colores en los vidrios.


Dres. Galo Soler Illia, decano del Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM) y José María Kenny (Italia), ingeniero químico y agregado científico en la Embajada de Italia en Buenos Aires.


Según explica Soler Illia, "un nanomaterial tiene un tamaño de nanómetros y por tener esas dimensiones tiene propiedades excepcionales, diferentes de las que le conocemos en su estado natural. Por ejemplo, el oro en su estado natural es brillante, amarillo-dorado, con un punto de fusión de 1.000 ºC y conduce la electricidad. Cuando el oro está en el orden de 5nm es rojo, no es buen conductor de la corriente eléctrica y funde a 800ºC".

Todo es cuestión de medida

Las nanopartículas tienen una dimensión intermedia entre la de una molécula y el material en gran escala. Están formadas por un pequeño número de átomos, ente 5.000 y 10.000 átomos, mientras que las moléculas por unos pocos átomos ( 10 o 15) y el material al natural por millones o billones de átomos. Los mismos átomos en una estructura pequeña tienen propiedades diferentes porque los electrones se comportan de forma diferente cuando están confinados.
"Hoy tenemos la capacidad de llegar a este mundo nanométrico en el que las propiedades cambian con el tamaño de las partículas", señala Soler Illia, que tiene una especialización Postdoctoral en nanomateriales por la Universidad de París, es investigador del CONICET y del Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física de la Facultad de Ciencias Exactas, de la UBA. Y detalla: " Hoy podemos alcanzar con procesos industriales materiales nanométricos y cosas tan variadas que van desde vidrios con nanopartículas de oro que les confiere un color rojo, hasta catalizadores en los caños de escape de los automóviles en los que se incluyen nanopartículas metálicas para que los gases que emite el motor sean menos contaminantes".
Otra aplicación de la nanotecnología –comenta– es el test comercial para el diagnóstico de embarazo (Eva-Test) que utiliza las propiedades de nanopartículas metálicas unidas a un anticuerpo que cuando detectan una hormona dan una partícula más grande de color violeta.
Y si bien estos especialistas auguran ámbitos con mucho potencial coinciden en que "la nanotecnología no es la solución a todos los problemas sino que es una tecnología transversal como la informática".



Energías renovables

Según los especialistas, uno de los ámbitos de mayor aplicación de la nanotecnología es el de las energías renovables como la energía solar, la eólica, y el uso de combustibles alternativos. Uno de los más recientes desarrollos es la producción de pinturas capaces de captar la energía solar.
La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable, obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica, o bien mediante una deposición de metales sobre un sustrato denominada célula solar de película fina. La energía solar fotovoltaica, se caracteriza por funcionar a base de paneles solares que captan las radiaciones luminosas del sol y las transforman en una corriente eléctrica.
Kelly, que trabaja en nanotecnología de polímeros, describe que en este campo hay desarrollos que si bien todavía no se están aplicando aportarían un gran rendimiento en la captación de energía solar y serían una alternativa a los actuales celdas fotosensibles que utilizan paneles solares de silicio cristalino. "Agregar nanopartículas en una matriz polimérica para que le cambie las propiedades genera materiales nuevos con propiedades excelentes que se usan en sistemas fotovoltaicos poliméricos capaces de absorber fotones y generar electrones. La eficiencia que se alcanza con este sistema es del 2%, diez veces menor a la que se obtiene con las placas de silicio, pero si imaginamos un edificio íntegramente pintado con una pintura fotovoltaica estaríamos frente a un sistema enorme".

La salud y el medioambiente

Dos ámbitos de gran potencial para la aplicación de la nanotecnología son el medioambiente y la salud."Ya se están desarrollando sistemas capaces de detectar plaguicidas y pesticidas o contaminantes de maneras más fáciles", explica Soler Illia. " Se trata de narices electrónica y ópticas. Se puede cruzar información óptica con información química muy fácilmente y diseñar sistemas inteligentes.
Además, describe el especialista, "también se pueden hacer abatimientos de contaminantes de forma muy eficiente aprovechando que los nanomateriales tienen una relación superficie/volumen enorme y se los puede utilizar para absorber un contaminante y eventualmente se puede ayudar de la luz para destruirlo".
Otra de las aplicaciones industriales que ya está vigente es la producción de vidrios autolimpiantes para grandes edificios. Vidrios con una capa de material semiconductor nano estructrurado externo transparente que cuando recibe la luz solar destruye la suciedad que se deposita en la superficie de los vidrios.
Pero sin lugar a dudas, el tema más sensible para su aplicación es el de la salud humana.
Soler Illia reconoce que si bien es un campo en el que se está trabajando mucho, su desarrollo es muy lento por los controles que se requieren. "Sin dar falsas expectativas, es posible diseñar sistemas de detección de enfermedades, lo que se conoce como `Teranóstica´, una rama que combina la terapia y el diagnóstico, y eventualmente inyectar un sistema inteligente que mediante un anticuerpo llegue a un lugar determinado del organismo y libere la carga de la droga", señala.
El especialista se refirió a la tecnología de polímeros exponsivos como los liposomas que actúan como sistemas de liberación de drogas.
Sin embargo–agrega– el problema de estos sistemas de liberación de drogas es que tienen que pasar por muchas regulaciones y ser probados en muchos ensayos clínicos en modelos diferentes.
Otro de los campos en los el desarrollo no se detiene es el de ingeniería de tejidos mediante la cual se busca generar tejidos para sustitución primero in vitro y luego in vivo para mejorar la biocompatibilidad y la proliferación y diferenciación celular.
Kelly explica: Se generan superficies, nanofilms de carbón y se forma una malla, una grilla por donde las células se mueven como si fuesen calles o caminos. La biotecnología genera ciertas topografías y así se controla el funcionamiento de las células madre que se diferencian según la nanotopografía o la calidad de la superficie.
"Se ha demostrado que si en la superficie se pone hidroxiapatita, las células madre colocadas se diferenciaban en osteoblastos" cuenta el especialista y señala que "en los últimos meses se están publicando papers de impresión 3D de superficies con células dentro". Se incorporan las células madre en una solución con el polímero y entonces se hace un andamio por impresión 3D que luego se implanta en el paciente, como el polímero es biodegradable, las células proliferan y se incorporan al tejido que se quiere sustituir.
Este tipo de sustitución ya se está haciendo con piel, hueso y tejido muscular, pero en un futuro se aspira a hacerlo con tejido neuronal. "Parece ciencia ficción, pero está ahí al alcance", concluye Kelly.

NANOTECNOLOGÍA:


Es el estudio y desarrollo de sistemas en escala nanométrica, "nano" es un prefijo del Sistema Internacional de Unidades que viene del griego νάνος que significa enano, y corresponde a un factor 10-9, que aplicado a las unidades de longitud, corresponde a una mil millonésima parte de un metro (10-9 Metros) es decir 1 Nanómetro. La nanotecnología estudia la materia desde un nivel de resolución nanométrico, entre 1 y 100 nanómetros aproximadamente. Hay que saber que un átomo mide menos de 1 nanómetro pero una molécula puede ser mayor, en esta escala se observan propiedades y fenómenos totalmente nuevos, que se rigen bajo las leyes de la Mecánica Cuántica, estas nuevas propiedades son las que los científicos aprovechan para crear nuevos materiales (nanomateriales) o dispositivos nanotecnológicos. La nanotecnología puede ser capaz de crear nuevos materiales y dispositivos con un vasto alcance de aplicaciones, tales como en la medicina, electrónica, biomateriales y la producción de energía. Por otra parte, la nanotecnología hace surgir las mismas preocupaciones que cualquier nueva tecnología, incluyendo preocupaciones acerca de la toxicidad y el impacto ambiental de los nanomateriales y sus potenciales efectos en la economía global.

 

 

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