La nanotecnología está ganando terreno rápidamente en una variedad de industrias, desde la agricultura hasta el tratamiento del agua, el almacenamiento de energía y, como no, la robótica.
Si bien la nanotecnología se desarrolló por primera vez en 1959 como una forma de manipular la materia a nivel atómico y molecular, no fue hasta principios de la década de 2000 cuando realmente comenzó a florecer. Hoy en día, la nanotecnología es una de las áreas más innovadoras y vanguardistas del estudio científico y continúa avanzando a un ritmo asombroso.
Desde científicos en empresas e instituciones centradas en la tecnología como la NASA o Lockheed Martin, hasta estudiantes que desean obtener un título relacionado, los líderes en nanotecnología están creando los últimos avances en este campo. Estos avances están preparados para un impacto mundial significativo. A continuación se muestran ejemplos de algunos de los avances en nanotecnología más innovadores hasta la fecha.
Salud: Entrega de medicamentos
Hoy en día, los pacientes con cáncer tienen tres opciones de tratamiento: cirugía, quimioterapia o radiación. Si bien los métodos varían, el objetivo para las tres opciones de tratamiento es el mismo: erradicar las células cancerosas dirigidas con un daño mínimo al tejido normal.
Sin embargo, según el Instituto Nacional del Cáncer , “los tres métodos corren el riesgo de dañar el tejido normal o la erradicación incompleta del cáncer”. Por ejemplo, durante la quimioterapia, se liberan fármacos citotóxicos para matar las células cancerosas, pero a menudo matan a las células sanas durante el proceso.
Este proceso puede ocasionar efectos secundarios que incluyen pérdida de cabello, náuseas, dolor, efectos en el sistema nervioso, pérdida de apetito y fatiga. Los tratamientos y las reacciones varían de un paciente a otro, pero estos efectos secundarios son frecuentes y comunes en la mayoría de los pacientes con cáncer.
Las nanopartículas para los portadores de medicamentos de quimioterapia han hecho algunos de los mayores avances en el tratamiento del cáncer. Al utilizar nanotransportadores para tratar a los pacientes, los tratamientos pueden centrarse en atacar las células cancerosas y limitar el daño a las células sanas.
Agricultura: protección de cultivos y productividad ganadera
Actualmente, la población mundial está creciendo en 1.13 por ciento por año, con una estimación de 7,4 mil millones de personas en el mundo hoy en día. Los expertos predicen que este número seguirá aumentando a más de 90 mil millones para 2050, y se espera que el mayor aumento de la población ocurra en los países menos desarrollados.
Estas predicciones tienen a los líderes mundiales en vilo, incluida la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación, que anticipan aumentos significativos en la demanda de alimentos y una presión creciente para cultivos saludables en los países en desarrollo.
En respuesta a estas crecientes preocupaciones de la población, los científicos en los campos de la nanotecnología y la nanoagricultura se centran en determinar cómo las partículas de tamaño nanométrico pueden aumentar la productividad de los cultivos y el ganado.
Si bien la nanoagricultura es una aplicación más reciente de la nanotecnología, los beneficios son evidentes con su “potencial para proteger las plantas, controlar el crecimiento de las plantas, detectar enfermedades de las plantas y animales, aumentar la producción mundial de alimentos, mejorar la calidad de los alimentos y reducir los residuos”.
Tratamiento de agua: purificación segura
Según la Organización Mundial de la Salud , «2.600 millones de personas, la mitad del mundo en desarrollo, carecen incluso de una simple letrina» mejorada «y 1.100 millones de personas no tienen acceso a ningún tipo de agua potable mejorada». Esta falta de acceso a agua limpia y segura representa un grave riesgo para la salud de gran parte de la población mundial, que incluye: muerte por enfermedad diarreica, infección por esquistosomiasis y parásitos intestinales.
Los científicos e ingenieros están enfocados en aplicar la nanotecnología para resolver estos problemas y hacer que el agua sea segura y purificada.
Enfermedades: detección precoz
Las aplicaciones de la nanotecnología para la detección temprana de enfermedades están ganando una cantidad significativa de tracción y atención. Esencialmente, los científicos están explorando el uso de nanopartículas para generar una advertencia o «biomarcador» si se encuentra un tumor canceroso u otra enfermedad. Dado que estas nanopartículas transportan varios péptidos, en teoría, deberían enviar numerosos biomarcadores para indicar que hay una enfermedad presente. La detección temprana de enfermedades como el Alzheimer y el cáncer permite que los tratamientos y, potencialmente, una cura, comiencen antes.
Almacenamiento de energía: energía solar
La energía solar es el futuro del almacenamiento de energía, pero viene con una etiqueta de precio considerable. A partir de 2014, la energía solar representa menos del uno por ciento de la electricidad en los Estados Unidos y cuesta el doble de producir en comparación con el gas natural. A pesar de los costes asociados con la energía solar, los beneficios son significativos, incluida la sostenibilidad y el bajo mantenimiento.
En un esfuerzo por acelerar los avances de la energía solar, los investigadores están aplicando la nanotecnología en sus iniciativas. Por ejemplo, se ha demostrado que las nanopartículas mejoran la absorción de la luz, aumentan la conversión entre la luz y la electricidad, y proporcionan un mejor almacenamiento y transporte térmico. «Con estos avances, la nanotecnología tiene el potencial de mejorar la eficiencia de la energía solar y reducir costes».
A medida que los investigadores de hoy continúan haciendo avances significativos en una variedad de industrias, se espera que el campo de la nanotecnología avance de manera importante en el futuro cercano y a largo plazo. Las universidades enfocadas en STEM que ofrecen programas de licenciatura en nanotecnología brindan a los estudiantes la oportunidad de adquirir experiencia en el mundo real e investigación práctica aplicada, lo que permite la próxima ola de avances en nanotecnología.
Nanorrobótica
Cada una de estas cinco ramas de la nanotecnología se está, cada vez más, sirviendo a su vez de la denominada «nanorrobótica» como facilitador.
Esta especialización de la robótica se puede definir como la teoría y la aplicación de robots, un dispositivo electrónico, eléctrico o mecánico completamente autónomo, a actividades tales como la fabricación, pero utilizando escalas de robots de hasta unos pocos miles de millones de fracciones de metro.
El campo de los nanorrobots reúne varias disciplinas, incluidos los procesos de nanofabricación utilizados para producir nanomotores, nanoactiivadores, nanosensores y modelado físico en nanoescala.
Las tecnologías de manipulación nanorobótica, incluido el ensamblaje de piezas de tamaño nanométrico, la manipulación de células o moléculas biológicas, y los tipos de robots utilizados para realizar estas tareas también forman un componente de las nanorobóticas.
Por ejemplo, los investigadores han traducido las trayectorias de movimiento autónomo de los nanomotores en características de superficie controladas que dan un giro a los sistemas convencionales de fabricación óptica estática, lo que establece un enfoque de etapa temprana para posibles nanoplataformas de nanofabricación independientes.
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