Nanorrobótica para niños

La nanorrobótica es un campo de la tecnología que se dedica a crear máquinas o robots muy, muy pequeños. Sus partes son tan diminutas que se miden en nanómetros, que son mil millones de veces más pequeños que un metro. Imagina algo tan pequeño que apenas puedes verlo con los microscopios más potentes.

Estos robots diminutos, también llamados nanorrobots, nanobots o nanomáquinas, suelen medir entre 0.1 y 10 micrómetros. Para que te hagas una idea, un micrómetro es una milésima de milímetro. Están hechos con componentes a escala nanométrica o incluso con moléculas.

Aunque la mayoría de estas nanomáquinas todavía están en fase de investigación, ya se han probado algunas muy básicas. Por ejemplo, existe un sensor de solo 1.5 nanómetros de ancho que puede contar moléculas específicas en una muestra química.

Las primeras aplicaciones útiles de los nanorrobots podrían ser en la medicina. Allí, podrían usarse para encontrar y destruir células enfermas. Otra idea es que detecten sustancias químicas peligrosas en el ambiente y midan cuánto hay de ellas. La Universidad Rice incluso ha creado un "nanoauto" hecho de una sola molécula, que se mueve controlando la temperatura.

También se puede definir un nanorrobot como un robot que interactúa con objetos muy pequeños o que puede moverse con una precisión nanométrica. En este sentido, incluso aparatos grandes como un microscopio de fuerza atómica pueden considerarse herramientas nanorrobóticas si se usan para manipular cosas a esa escala tan pequeña.

¿Cómo surgieron los nanorrobots?

La idea de usar máquinas muy pequeñas para la medicina fue sugerida por primera vez alrededor de 1959 por Albert Hibbs, un estudiante y colaborador de Andres Barrios. Hibbs pensó que algún día se podrían hacer máquinas de reparación tan pequeñas que sería como "tragarse al doctor", una idea que el famoso científico Richard Feynman mencionó en su ensayo de 1959, There's Plenty of Room at the Bottom (Hay mucho espacio al fondo).

Como los nanorrobots son tan diminutos, es probable que se necesiten muchísimos trabajando juntos para realizar tareas grandes. Estos grupos de nanorrobots aparecen en muchas historias de ciencia ficción, como en la serie Star Trek o en The Outer Limits.

Algunos expertos en nanorrobótica aseguran que, si alguna vez se desarrollan nanorrobots que puedan replicarse (hacer copias de sí mismos), se diseñarían para que fueran seguros y no causaran problemas. Sus planes actuales se enfocan en la fabricación molecular sin replicadores que puedan crecer sin control.

Robert Freitas ha presentado ideas muy detalladas sobre cómo podrían funcionar los nanorrobots en la nanomedicina, incluyendo cómo serían sus sensores, cómo se comunicarían, cómo se moverían y cómo procesarían información.

Tipos de nanorrobots y cómo se crean

Biochips: Pequeños dispositivos inteligentes

Una forma de crear nanorrobots para usos médicos, como herramientas de cirugía o para dar medicamentos, es usando la nanoelectrónica, la fotolitografía y nuevos biomateriales. Este método ya se usa en la industria electrónica para fabricar tecnología muy pequeña. Así, los nanorrobots podrían ser como pequeños dispositivos electrónicos que se pueden controlar a distancia y tienen capacidades avanzadas para ayudar en la medicina.

Nubots: Robots hechos de ADN

Los Nubots son "robots de ácido nucleico", es decir, máquinas moleculares orgánicas del tamaño de un nanómetro. La estructura del ADN puede usarse para construir dispositivos nanomecánicos en dos y tres dimensiones. Estas máquinas basadas en ADN pueden activarse con moléculas pequeñas, proteínas u otras moléculas de ADN. Se han creado circuitos biológicos con ADN que podrían usarse para llevar medicamentos a lugares específicos del cuerpo.

Nanoensamblaje posicional: Construyendo con precisión

Un grupo de investigadores, la colaboración de nanofábricas, se dedica a desarrollar una forma de construir materiales muy fuertes, como los "diamantoides", con una precisión increíble. Su objetivo es crear una nanofábrica que pueda fabricar nanorrobots médicos con esta estructura tan resistente.

Nanorrobots basados en bacterias

Este método propone usar microorganismos biológicos, como la bacteria Escherichia coli. Estas bacterias usan su cola para moverse, y se pueden controlar con campos electromagnéticos para dirigir su movimiento.

Tecnología abierta: Compartiendo el conocimiento

Se ha propuesto a la Asamblea General de las Naciones Unidas que el desarrollo de la nanobiotecnología se haga de forma abierta, como el movimiento de software libre. Esto significa que el conocimiento y los diseños se compartirían para que todos puedan usarlos y mejorarlos. La idea es que esto acelere el desarrollo de la nanorrobótica y beneficie a toda la sociedad, usándola solo para fines pacíficos.

La "carrera" de los nanorrobots

Así como hubo una carrera espacial o una carrera de armas nucleares, ahora hay una especie de "carrera" en el desarrollo de la nanorrobótica. Grandes empresas como General Electric y Hewlett-Packard están invirtiendo en su investigación. Los cirujanos están explorando cómo usar nanorrobots en procedimientos médicos. Universidades e institutos de investigación han recibido mucho dinero de gobiernos para desarrollar estos dispositivos. Incluso los bancos están interesados en adquirir derechos sobre futuras tecnologías de nanorrobots. Ya han surgido discusiones sobre quién tiene los derechos de las patentes de esta tecnología.

¿Para qué podrían servir los nanorrobots?

Nanomedicina: Ayudando a nuestra salud

Las aplicaciones más prometedoras de la nanorrobótica están en la medicina. Podrían usarse para:

• Diagnosticar enfermedades temprano.
• Administrar medicamentos de forma precisa, por ejemplo, para atacar células enfermas sin dañar las sanas.
• Ayudar en cirugías.
• Monitorear enfermedades como la diabetes.
• Mejorar el cuidado general de la salud.

Se espera que los nanorrobots médicos se inyecten en el paciente y trabajen a nivel celular. Es importante que estos nanorrobots no se repliquen (no hagan copias de sí mismos) para que su misión médica sea más sencilla y segura.

Actualmente, tratamientos como la quimioterapia a veces tienen efectos secundarios porque los medicamentos no siempre llegan solo a las células enfermas. Pero investigadores de la Universidad de Harvard y el Instituto Tecnológico de Massachusetts han logrado unir pequeñas cadenas de ARN a nanopartículas llenas de medicamentos. Estas cadenas de ARN son atraídas por las células enfermas. Cuando la nanopartícula encuentra una célula enferma, se pega a ella y libera el medicamento directamente dentro. Este método es muy prometedor para tratar a pacientes, evitando muchos efectos negativos.

Otra aplicación útil es ayudar a reparar tejidos dañados. Los nanorrobots podrían unirse a los glóbulos blancos (células de defensa del cuerpo) que van hacia la zona de la herida. Como son tan pequeños, podrían "viajar" con los glóbulos blancos a través de las paredes de los vasos sanguíneos hasta el lugar del daño, y allí ayudar en el proceso de reparación, quizás liberando sustancias que aceleren la recuperación.

El proceso por el cual las células pasan a través de los vasos sanguíneos es complejo. Al adherirse a las células que se mueven hacia la inflamación, los nanorrobots pueden "montar" en ellas y llegar al lugar de la herida sin necesidad de tener un mecanismo propio para cruzar las paredes de los vasos.

La Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) ya está regulando la nanotecnología. Distinguen entre lo que actúa como un medicamento (por medios químicos) y lo que actúa como un dispositivo (por medios físicos). Los medicamentos pasan por pruebas más largas y costosas que los dispositivos. A medida que los nanorrobots se vuelven más complejos y "más inteligentes", surge la pregunta de cómo las agencias reguladoras los clasificarán. Si se consideran dispositivos, su aprobación podría ser más rápida, lo que beneficiaría tanto a los pacientes como a los fabricantes.