10 avances en nanotecnología que deberías conocer

Durante años, se ha hablado de la nanotecnología como la gran promesa de futuro que revolucionaría el mundo. Sin embargo, año tras año las previsiones seguían sin materializarse. Ahora, finalmente, empezamos a ver resultados, a medida que algunas de las promesas de los científicos empiezan a hacerse realidad. Estos son 10 avances que se podrían comercializar muy pronto.

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1. Lentes de contacto con realidad virtual y aumentada

Pronto ya no será necesario utilizar esos incómodos dispositivos que se colocan en la cabeza para poder disfrutar de la realidad virtual o la realidad aumentada. Gracias a la nanotecnología, bastará con ponerse unas lentillas. Las está desarrollando Innovega, una compañía estadounidense con sede en Bellevue, Washington. Para ello, han incorporado, a una lente de contacto, un filtro polarizante y una diminuta lente que actúa como pantalla para la visualización de las imágenes de realidad virtual o aumentada.

Lente de contacto con realidad virtual y aumentada
Fuente: Innovega

 

Estos elementos son más pequeños que la pupila del ojo, por lo que no interfieren con la visión normal de la persona. De este modo, la retina recibe las imágenes de la realidad virtual o aumentada junto con las del mundo exterior y el usuario las percibe como una sola.
Combinadas con las gafas de sol panorámicas de la compañía, conocidas como iOptik, el usuario puede disfrutar de una experiencia de inmersión completa en 3D y con calidad HD, ideal para videojuegos de realidad aumentada, entornos de simulación, etc.

 

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2. Detector de infartos

El uso de nanosensores para detectar ataques cardíacos antes de que sucedan podría salvar muchas vidas. Dos investigadores –Eric Topol, de Scripps Health, y Axel Scherer, de Caltech– han estado trabajando en esta tecnología, que consiste en unos diminutos chips con nanosensores para el torrente sanguíneo, capaces de detectar los síntomas previos a un ataque al corazón. Las ultimas versiones del chip apenas miden 90 micrómetros, es decir, menos de un grano de arena; y se inyectarían en el brazo del paciente.

Con este sistema, una persona con un chip podría recibir una advertencia en su teléfono inteligente u otro dispositivo móvil, indicándole que acuda inmediatamente a un centro médico.

Por el momento, se están utilizando para la detección de glucosa en estudios con animales. Una vez completados, se iniciarán los estudios en humanos. En un futuro se podría utilizar también para detectar enfermedades autoinmunes, diversos tipos de cáncer e incluso rechazos en pacientes con trasplantes.

En octubre de 2015, Scripps Health recibió una donación de 3,75 millones de dólares de la Fundación Qualcomm para avanzar en una serie de tecnologías prometedoras, incluida esta.

 

3. Nuevo material de silicio negro para combatir bacterias

En la naturaleza se pueden encontrar todo tipo de superficies antibióticas.

En los últimos años, algunos científicos las han estudiado para tratar de desarrollar versiones artificiales inspiradas en ellas. Un ejemplo es el nuevo nanomaterial sintético desarrollado por unos científicos australianos y españoles a partir de silicio negro, añadiéndole unos pequeños picos en su superficie.  

 

Nanomaterial de silicio negro

La geometría de superficie del material está inspirada en la de las alas de la libélula Diplacodes bipunctata, común en Indonesia, Australia y Nueva Zelanda, y cuyos pequeños picos inhiben el desarrollo de bacterias. Según los científicos, en las pruebas de laboratorio, el material ha demostrado ser eficaz contra una amplia variedad de bacterias gramnegativas y grampositivas, además de contra endosporas.

 

Libélula Diplacodes bipunctata
Libélula Diplacodes bipunctata

4. Baterías diminutas fabricadas con impresión 3D

Investigadores de la Universidad de Harvard y la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han descubierto la manera de fabricar, con impresión 3D, baterías en miniatura de aproximadamente 1 mm de diámetro, utilizando unos materiales que son electroquímicamente activos y que han denominado denominan “tintas”.

Endureciendo estos materiales por capas, al estilo de la impresión 3D, han creado los ánodos y cátodos. Para ello, la impresora deposita la tinta sobre los dientes de dos peines de oro para crear una pila estrechamente entrelazada de ánodos y cátodos.

Finalmente, toda la configuración se empaqueta en un pequeño recipiente y se llena con una disolución de electrolitos para completar la batería. Los investigadores afirman haber creado ya con esta técnica pequeños dispositivos médicos, como los dispositivos de administración de fármacos y biosensores.

En cualquier caso, no hay duda de que estas diminutas baterías podrían cambiar las reglas del juego no sólo en el sector de los dispositivos médicos, sino también para los múltiples sensores y dispositivos conectados al Internet de las cosas (IoT).

 

Microbatería fabricada con impresión 3D
Fuente: wyss.harvard.edu (Autora: Jennifer A. Lewis)

 

5. Microrobot para cirugías de ojos y administración de fármacos

Unos científicos del Laboratorio de robótica de ETH Zürich, Suiza, han desarrollado un diminuto microrobot que se puede guiar de forma magnética. El microrobot, conocido como OctoMag, se introduce en el ojo con una pequeña aguja y se dirige, utilizando campos electrómagnéticos, para realizar una cirugía de precisión o bien liberar cantidades muy precisas de fármacos, sin necesidad de realizar ninguna incisión. Uno de sus posibles usos sería el de disolver coágulos en los vasos oculares.

 

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Recientemente, la compañía estadounidense Replenish, con sede en Pasadena, California, ha desarrollado una microbomba que, colocada tras el ojo, libera un fármaco cuando es necesario.

Para ello, los investigadores de la compañía han logrado combinar un sensor y una bomba de administración de fármacos con tecnología inalámbrica en un único dispositivo ultradiminuto. El dispositivo ya se ha probado con éxito en humanos.

 

6. Procesadores superflexibles capaces de envolver una fina hebra de cabello

Una vez más, han sido científicos de ETH Zürich, en Suiza, los que han desarrollado unos procesadores electrónicos basados en nanotecnología y que son tan flexibles que se pueden envolver alrededor de una hebra de cabello.

Para ello, crearon unas delgadas capas de polivinilo y las apilaron colocando encima un circuito electrónico. Al sumergir el conjunto en agua, dos de las capas de polivinilo se disuelven, dejando el circuito incrustado en una hoja de parileno de un micrómetro de espesor. Los investigadores comprobaron que los transistores del procesador seguían funcionando tras envolverlo alrededor de un cabello humano.

Lo fabuloso de la noticia es que estos dispositivos electrónicos flexibles se pueden adherir a una amplia gama de materiales, por lo que se podrían utilizar en ropa inteligente, en los dispositivos vestibles (wearables) que están teniendo tanto éxito en los últimos años e, incluso, en toda una gama de aplicaciones médicas.

 

7. Electrodos biodegradables para baterías

La sepia marina podría ser muy pronto la mejor fuente de material para la creación de electrodos para baterías destinadas a alimentar los dispositivos médicos ingeribles. Y es que dos investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, Chris Bettinger y Jay Whitacre, han descubierto que la tinta de sepia proporciona exactamente la química y nanoestructura correctas para alimentar de energía a este tipo de dispositivos.

Las posibles aplicaciones de su descubrimiento son enormes.

 

Tinta de sepia como fuente de energía
Fuente: Carnegie Mellon

 

Sin embargo, no es el único ejemplo. Recientemente, una empresa llamada Proteus Digital Health, con sede en Redwood, California, ha desarrollado una píldora que lleva incorporados una fuente de alimentación, un sensor y un transmisor, de forma que cuando el paciente traga la píldora, el ácido del estómago activa la batería e inicia una señal. Eso confirma que realmente el paciente ha tomado la medicación.

 

8. Tratamientos dirigidos para el cáncer

Actualmente, el principal tratamiento para el cáncer es la quimioterapia, pero debido a su elevada toxicidad y a los métodos de administración actuales, con los que es necesario administrar grandes cantidades de quimio para que solo una parte llegue realmente hasta la zona afectada, los efectos secundarios del tratamiento son devastadores.

Los investigadores llevan años buscando una solución menos tóxica y en la que los medicamentos se puedan liberar directamente en la zona afectada.

A lo largo de los años han surgido diversas opciones basadas en nanotecnologías, algunas de ellas con resultados asombrosos, pero hasta hace poco, en su mayoría las nanopartículas empleadas tampoco eran inocuas o las investigaciones no contemplaban cómo eliminarlas del cuerpo una vez liberado el tratamiento.

A lo largo del último año, han surgido soluciones mucho más viables como:

  • La de unos ingenieros del MIT que han diseñado unas nanopartículas capaces de transportar el fármaco doxorubicina, junto con unas hebras de ARN que desactivan uno de los genes utilizados por las células cancerosas para escapar del tratamiento
  • La de la española Sonia Trigueros, codirectora del Programa Oxford Martin de nanotecnología de la Universidad de Oxford que aprovecha las diferencias existentes entre las células cancerosas y las sanas para dirigir el medicamento únicamente contra las cancerosas.
  • O la de los denominados “nanoterminators”, una de las más recientes, desarrollada por investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, en colaboración con científicos de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y que utiliza nanopartículas de un metal líquido biodegradable (concretamente, una aleación de indio y galio) que, combinada con el uso de ligandos poliméricos y ultrasonidos, promete aumentar considerablemente la eficacia de los tratamientos contra el cáncer reduciendo su toxicidad.

9. Nanopartículas de plata para eliminar gérmenes

La capacidad antibacteriana y desinfectante de la plata es ampliamente conocida y las partículas nanométricas de este material han demostrado ser extremadamente eficaces en más de una ocasión. Lo que no se ha investigado tanto es si estas nanopartículas de plata también pueden conllevar riesgos para la salud.

Independientemente de esto, las nanopartículas de plata se están utilizando cada vez en más cosas, desde prendas de ropa o cepillos de dientes que no acumulan gérmenes a filtros para el potabilizar el agua.

Un de los últimos ejemplos es el libro de la investigadora Theresa Dankovich, cuyas páginas además de transmitir conocimientos sobre el tratamiento de aguas, sirven como filtros para transformar agua contaminada en potable.

 

The drinkable book

 

10. Prueba de aliento para diabéticos

En 2013, investigadores de la Universidad de Western New England crearon un prototipo de un aparato capaz de detectar los niveles de acetona en el aliento. El prototipo tenía el tamaño aproximado de un libro.

El descubrimiento despertó mucho interés dado que los niveles de acetona en el aliento están relacionados con los niveles de glucosa en sangre, por lo que un aparato de estas características podía servir para medir los niveles de azúcar de los diabéticos rápidamente, sin necesidad de pincharse el dedo para extraer sangre y sin el continuo gasto de las tiras desechables.

A lo largo de los últimos años diversas empresas y grupos de investigación han trabajado en este campo para tratar de desarrollar dispositivos cada vez más pequeños, más asequibles y de mayor precisión, que poder comercializar.

Un ejemplo es el espectómetro para analizar el aliento que están desarrollando investigadores de la Universidad Tecnológica de Dresden y del Fraunhofer Electron Beam and Plasma Technology FEP, tan pequeño que puede caber en un teléfono móvil.

Ya hay algunos dispositivos en el mercado que permiten analizar los niveles de acetona en el aliento, aunque por el momento están dirigidos principalmente a deportistas y personas que hacen dietas de adelgazamiento.

Ahora, la empresa Oxford Medical Diagnostics (OMD) está probando un nuevo dispositivo capaz de medir la acetona en muestras de aliento a niveles de subpartes por millón, lo cual supera con creces la precisión necesaria para los pacientes con diabetes de tipo 1. Este medición serviría también para saber la cantidad de insulina que necesita el paciente. La compañía empezará los ensayos con personas este año en el Reino Unido.

Este tipo de pruebas de aliento rápidas, baratas y no invasivas parecen ser el futuro no sólo en el caso de la diabetes, sino también para la detección de otras enfermedades, como algunos tipos de cánceres, el Parkinson o la bacteria Helicobacter Pylori.

 

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