Cómo los "legos moleculares" abren la puerta a la verdadera nanotecnología

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Los robots son geniales. ¿Robots que operan a nivel molecular? Esos son aún más geniales, y no hay límite para lo que podrían lograr.

Si bien la ciencia ha estado fascinada por los bloques de construcción increíblemente pequeños del mundo durante cientos de años, solo lo ha sido desde la década de 1980 que la comprensión científica y el desarrollo tecnológico realmente han permitido que la nanociencia sea un campo de investigación activo.

Estamos acostumbrados a pensar que los robots impresionantes son increíblemente grandes o increíblemente complejos, pero nuevos y desarrollos emocionantes han dejado a la nanorobótica preparada para redefinir completamente muchas áreas de la ciencia y tecnología.

¿Qué tan pequeños estamos hablando, exactamente?

La nanorobótica se ocupa de materiales a nivel molecular y más pequeños, lo que significa que los nanorobots están trabajando con átomos, proteínas, moléculas y células individuales.

Una de las formas más fáciles de entender por qué la nanociencia es tan importante es pensar en todos esos átomos nanoscópicos como bloques de LEGO.

Al igual que LEGO, los átomos y las moléculas se pueden combinar de innumerables formas para crear cualquier cosa en el mundo natural, y esta capacidad abre la puerta a influir literalmente en todos los aspectos de nuestras vidas.

Si la analogía de LEGO no funciona, los "MicroBots" de Big Hero 6 son otra forma bastante buena de conceptualizar nanorobots: recuerde que los nanorobots son varios millones de veces más pequeños que los ficticios microbots!

¿Qué hacen los nanorobots?

La nanotecnología ya nos ha permitido fabricar materiales más resistentes y duraderos mediante la manipulación de estructuras moleculares, y ha sido una fuerza impulsora detrás de una gran cantidad de tecnología moderna (incluida la película de plástico que forma su computadora portátil o teléfono ¡pantalla!).

La investigación nanorobótica tiene un enfoque diferente y sus aplicaciones son mucho más interesantes.

Los recientes avances de la investigación han creado nanorobots que pueden realizar funciones altamente especializadas a nivel nanoscópico. Algunos nanorobots actúan como interruptores, otros como bombas y otros como motores que pueden impulsar ese nanorobot a través del espacio y a través del líquido.

Estas máquinas moleculares engañosamente simples pueden usarse para construir polipéptidos personalizados a partir de aminoácidos; hacer uso de reacciones químicas cuidadosamente cronometradas para "caminar" a través de entornos demasiado pequeños o demasiado hostiles para otros mecanismos; y actuar como una vía para transferir moléculas clave de un lugar a otro.

Las múltiples aplicaciones de los nanorobots ya están redefiniendo la tecnología, la medicina y las ciencias ambientales. - y los nanorobots están realmente en su infancia cuando se considera todo lo que podrían lograr en el ¡futuro!

¿Cómo es el futuro de los nanorobots?

Computadoras Nanorobot

Los interruptores de nanorobot se han desarrollado desde 1994 y son sensibles a la luz y a los productos químicos, lo que les da a los creadores influencia sobre cuándo están (o no) realizando su función prevista.

¿Otra gran aplicación de interruptores? Tareas informáticas básicas.

Actualmente, los investigadores están trabajando para codificar información en nanorobots de la misma manera que lo haría en una computadora más grande. Los nanorobots ya han podido realizar tareas de almacenamiento / recuperación de memoria en un nivel básico, pero en un futuro cercano esta tecnología se utilizará para crear celdas de memoria de alta densidad que pueden almacenar cantidades increíblemente grandes de información en un espacio físico increíblemente pequeño.

Tratamientos contra el cáncer de nanorobot

La nanotecnología está cambiando la medicina Cómo la nanotecnología está cambiando el futuro de la medicinaEl potencial de la nanotecnología no tiene precedentes. Los verdaderos ensambladores universales marcarán el comienzo de un cambio profundo en la condición humana. Por supuesto, aún queda un largo camino por recorrer. Lee mas y está cambiando rápidamente. Los nanorobots ofrecen a los médicos la oportunidad de tratar enfermedades en su origen molecular, y esta oportunidad no tiene paralelo con ningún fármaco en el mercado.

Los interruptores de nanorobot que son sensibles a una determinada longitud de onda de luz se están considerando para su uso en tratamientos contra el cáncer. Un tratamiento potencial es demasiado peligroso para usar en su forma actual porque no puede discriminar entre células cancerosas y no cancerosas.

Borowiak y col. sugieren que si se incluyera un interruptor de nanorobot sensible a la luz en el tratamiento, un área tan pequeña como 10 micrómetros de ancho podría apuntar con una fuente de luz. La luz haría que el interruptor del nanorobot se "volteara", activando el compuesto de una manera que eliminaría solo las células cancerosas objetivo y permitiría que las células sanas sobrevivieran. Mejor aún, si estos interruptores fueran reutilizables, esto podría disminuir en gran medida la cantidad de procedimientos invasivos que tendría que enfrentar alguien que se somete a tratamientos contra el cáncer.

Nanorobot, M.D.

Otro potencial médico interesante se basa en gran medida en los motores de nanorobot que se pueden controlar a distancia para administrar medicamentos en un lugar exacto del cuerpo. Estos motores se fabrican típicamente mediante la creación de una reacción química que impulsa al robot a través de un líquido. Hasta hace poco, estos motores a menudo dependían de reacciones químicas que no eran seguras para el uso humano.

Desarrollos recientes en motores nanorobot por Gao et al ¡Los han hecho mucho más seguros! Se pueden crear pequeños motores de nanorobot haciendo reaccionar el núcleo de zinc de un motor de nanorobot en forma de tubo con el estómago ácido: una reacción química segura que puede permitir que el medicamento se administre rápidamente al revestimiento del estómago. Hasta ahora, este procedimiento solo se ha probado con ratas, pero hasta ahora los estudios son prometedores.

También se están desarrollando nanorobots magnéticos que pueden administrar medicamentos rápidamente (¡en cuestión de segundos!) A través del torrente sanguíneo con la ayuda de un campo magnético (que se muestra en el video a continuación).

Nanorobots en el medio ambiente

Gran parte de la investigación de nanorobot se centra en hacer que los procesos sean más pequeños, pero también se encuentra el mismo valor al observar su influencia en una escala macro. Cientos de miles de nanorobots microscópicos trabajando juntos en un esfuerzo coordinado puede ser nuestra única esperanza de salvando el medio ambiente 5 formas en que la tecnología salvará el medio ambienteLa tecnología a menudo se ve como un villano anti-ecológico, pero ¿sabías que la tecnología avanzada se está utilizando, en este momento, en la conservación de vanguardia? Lee mas .

Una cantidad significativa de investigación en nanotecnología ambiental se centra en si los nanorobots pueden ser útiles para corregir la contaminación. La contaminación ha alcanzado niveles de crisis en lugares como China, y los nanorobots lo suficientemente ligeros como para elevarse en el aire pueden ser capaces de hacerlo. para atrapar contaminantes a nivel nanoscópico, o ser desplegado en fábricas productoras de emisiones para detener la contaminación en su fuente.

Del mismo modo, existe la esperanza de que se desarrollen nanorobots que puedan liberarse en masa para combatir desastres como los derrames de petróleo. A través de un trabajo reciente que enseña a los nanobots a actuar colectivamente, es posible que cada motor de nanorobot pueda abordar moléculas de aceite individuales mientras se trabaja en colaboración con todos los otros nanobots lanzados para el mismo objetivo.

Una última oportunidad increíble que se presenta con la nanotecnología en el entorno natural es su potencial para crear agua potable limpia. Muchas áreas de la Tierra sufren actualmente la falta de disponibilidad de agua potable fresca y segura, un problema que los nanorobots pueden resolver. Es muy posible que los nanorobots puedan eliminar las bacterias y otros contaminantes de las fuentes de agua sucias, lo que podría salvar una gran cantidad de vidas.

Hay una gran cantidad de trabajos que serán asumidos por robots ¿Qué sucede cuando los robots pueden hacer todos los trabajos?Los robots se están volviendo más inteligentes rápidamente: ¿qué sucede cuando pueden hacer cada trabajo mejor y más barato que los seres humanos? Lee mas , pero los humanos ya no son suficientes cuando se trata del trabajo que se debe realizar en el medio ambiente, por lo que es emocionante ver que todo este campo puede revitalizarse a través de la nanotecnología.

Nanorobots en los deportes

Los científicos son mi gente favorita. Simplemente son.

Científicos del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología (NIST) han desarrollado nanorobots que pueden jugar un juego sólido de fútbol utilizando un grano de arroz como campo y una pelota con un ancho más pequeño que un cabello humano como pelota. Los nanorobots están controlados por campos magnéticos o señales electrónicas y están hechos de materiales como aluminio, oro y silicio.

Me gustaría creer que este era su objetivo final, pero la verdad es que juegos como este ayudan a los científicos a medir de lo que son capaces los nanorobots (incluida la agilidad, la maniobrabilidad y la capacidad de respuesta) y para afinar su diseño.

¿Qué más hay en el horizonte?

Una de las partes más interesantes de la nanotecnología es que, en lo que respecta a las ciencias, apenas hemos arañado la superficie de su potencial en los últimos treinta y tantos años.

Pensar en el alcance potencial de influencia que estos nanorobots podrían tener es inspirador, increíble... y un poco aterrador también. Hay mucho de sentimiento anti-robot en el mundo La desaparición de HitchBot demuestra que EE. UU. No está listo para los robots Lee mas y definitivamente se extiende a los nanorobots. Los críticos de la nanotecnología a menudo expresan su preocupación por el uso de nanorobots para afectar negativamente la salud humana y su potencial como armas.

Estas críticas son válidas y será importante asegurarse de que los poderes de la nanotecnología se utilicen para el bien y no para el mal.

En este caso, sin embargo, ¿no supera definitivamente los riesgos lo bueno que pueden generar los nanorobots para la salud humana, la tecnología, el medio ambiente y los deportes microscópicos?

¿Cuál crees que será el uso más interesante de la nanotecnología? ¿Tiene alguna inquietud sobre su uso?

Credito de imagen: ADN de Lego por Michael Knowles a través de Flickr, Mirexon a través de Shutterstock.com; ktsdesign a través de Shutterstock.com