Los Nanobots

2014
FACULTAD DE INGENIERIA DE SISTEMAS | UNSLG

| Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica
Universidad Nacional San Luis Gonzaga de Ica
Facultad de Ingeniería de Sistemas
2014
Tema: Nanobots
Docente: Ing. Márquez Urbina, Paco
Integrantes: Aldoradin Mascco Sandy Aparcana Tentaya Mario Atoccsa Aparicio Karina Lara Cabrera Katherine Ortega Alfaro Estrella
Ciclo
X
Curso: Inteligencia Artificial y Robótica
| Facultad de Ingeniería de Sistemas 2
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DEDICATORIA
El trabajo de investigación monográfico lo dedicamos a nuestros padres; a quienes les debemos todo lo que tenemos en esta vida.
A Dios, ya que gracias a él tenemos esos padres maravillosos, los cuales nos apoyan en nuestras derrotas y celebran nuestros triunfos
A nuestros profesores quienes son nuestros guías en el aprendizaje, dándonos los últimos conocimientos para nuestro buen desenvolvimiento en la sociedad.
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INTRODUCCIÓN
Los nanorobots o nanobots hicieron su estreno en el imaginario colectivo el año 1959, en que el físico teórico Richard Feynman predijo que un día sería posible construir máquinas tan diminutas que estarían formadas de sólo unos pocos miles de átomos. Posteriormente en la novela de 1987, “Engines of Creation”, Eric Drexler describe nanobots capaces de destruir células cancerígenas, recoger radicales libres o reparar el daño sufrido en los tejidos celulares.
De ahí en más, la literatura y el cine ha incluido estos pequeños robots a destajo para hacer fantasear a los hombres de cómo será el futuro conviviendo con ellos.
Pero, ¿realmente existe esta tecnología? ¿Realmente podemos soñar en un futuro cercano, rodeado de estas máquinas invisibles?
Esto promete ser el próximo paso en la evolución de la técnica humana. Una revolución que simplemente no va a pasar desapercibida. Utilidades son miles, que van desde curación de enfermedades antes fuera del alcance médico hasta reemplazo de los actuales fármacos, como pequeños guardianes de nuestro metabolismo. Pero como toda nueva tecnología, puede ser usada para fines no muy nobles o pueden salirse de control.
Ahora pasaremos a revisar el estado actual de esta maravillosa tecnología y cuales son y serán sus futuras aplicaciones. La idea es tratar de explicar con palabras simples algunos conceptos de ingeniería y biología para lograr entender a cabalidad en que consiste todo este fenómeno.
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INDICE DE CONTENIDO
1. Historia……… ......................................................................... 7
2. Nanotecnología...................................................................... 8
3. ¿Qué son los nanobots? ............................................................. 9
4. Características .................................................................... 10
5. Enfoques……........................................................................ 11
5.1. BIOCHIP........................................................................ 11
5.2. NUBOTS: MÁQUINA ADN ..................................................... 12
5.3. NANOENSAMBLAJE POSICIONAL ............................................ 13
5.4. BASADO EN BACTERIAS ...................................................... 14
5.5. TECNOLOGÍA ABIERTA ....................................................... 14
5.6. CARRERA NANORROBÓTICA ................................................. 15
6. Generaciones de los Nanobots: ................................................. 16
6.1. PRIMERA GENERACIÓN....................................................... 16
6.2. SEGUNDA GENERACIÓN...................................................... 18
6.3. TERCERA GENERACIÓN ...................................................... 19
7. Usos de los nanobots ............................................................. 21
7.1. POSIBLES USOS ............................................................... 22
7.2. APLICACIONES DE LOS NANOBOTS: ........................................ 23
7.2.1. Aplicación en Medio Ambiente. ....................................... 23
7.2.2. Aplicación en Medicina................................................. 23
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INDICE DE FIGURAS
Figura 1. K. Eric Drexler y su libro .................................................... 7
Figura 2. Nanotecnología ............................................................... 8
Figura 3. Nanobots, Modelo Micro Drone ........................................... 10
Figura 4. El pequeño mundo de los nanomateriales del futuro ................. 11
Figura 5. Los Biochips ................................................................. 12
Figura 6. Nanobots y el ADN.......................................................... 13
Figura 7. Nano fabricación de un Dispositivo ...................................... 13
Figura 8. Nanobots inspirado en Bacteria .......................................... 14
Figura 9. Tecnología Abierta ......................................................... 15
Figura 10. Nanosensores antiterroristas ............................................ 17
Figura 11. Ataque contra Células Cancerígenas ................................... 19
Figura 12. Autoreplicación ........................................................... 21
Figura 13. En los Alimentos........................................................... 23
Figura 14. La higiene bucodental.................................................... 24
Figura 15. Nanorobots inmunológicos............................................... 25
Figura 16. NanoWalker Robot ........................................................ 26
Figura 17. Respirocito................................................................. 27
Figura 18. Microbívoro ................................................................ 28
Figura 19. Micro Robot Magnético Volador......................................... 29
Figura 20. Nanorobot neuronas ...................................................... 30
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LOS NANOBOTS
1. HISTORIA
El señor Drexler, escribió la novela, basándose en algunas ideas previamente expuestas por el físico Richard Feynman. En ella habla de un nuevo concepto en la ciencia ficción y lo que se transformó en un objetivo real para muchos investigadores que creyeron en su realización: los nanorobots o “Ensambladores”. Lo que trató de explicar en su momento como pequeñas fábricas que tenían la capacidad de construir o destruir moléculas en base a elementos circulantes en el torrente sanguíneo, lo que originalmente llamó “Ensambladores moleculares” como una referencia a una estructura que existe en el interior de cada célula de todo ser vivo llamado “Ribosoma” que son los “ensambladores” naturales y los encargados de crear proteínas complejas a partir de aminoácidos que entran a las células.
No es tan fácil caminar por el camino de la miniaturización, y eso lo sabemos más que bien. Cada día nos alegramos al escuchar que tal o cual fabricante de chips para computadores pasó a un proceso de producción más pequeño, reduciendo así la cantidad de energía usada, calor producido y permitiendo la incorporación de más transistores en el mismo espacio. Pero cada paso es una transición de muchos meses y el recorrido hasta el momento actual ha sido de varios años.
Figura 1. K. Eric Drexler y su libro
(Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/K._Eric_Drexler)
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2. NANOTECNOLOGÍA
La nanotecnología es un campo de las ciencias aplicadas dedicado al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro, es decir, a nivel de átomos y moléculas (nanomateriales).
Lo más habitual es que tal manipulación se produzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tiene una idea de lo pequeño que puede ser un nanobot sabiendo que un nanobot de unos 50 nm tiene el tamaño de 5 capas de moléculas o átomos.
La nanotecnología comprende el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nanoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala tan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas.
Figura 2. Nanotecnología
(Fuente: http://www.gastronomiaycia.com/tag/nanotecnologia/)
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3. ¿QUÉ SON LOS NANOBOTS?
Los nanobots son unos diminutos robots que se miden a una escala microscópica. El nombre viene de una combinación del término robot y la escala en las que estos dispositivos son construidos.
Siempre han sido un tema recurrente en la ciencia ficción y han tenido temporadas de bastante popularidad en visiones futuristas del mundo. Aunque se han creado en un contexto biológico, todavía no existen los nanobots de tipo mecánico. Sin embargo, siguen habiendo muchas investigaciones sobre el tema y hay grandes esperanzas con esta tecnología en varios campos de la ciencia.
Hay muchas opiniones sobre este tema donde incluso hay sectores que lo consideran una amenaza. Ciertas personas ven el lado negativo de esta tecnología y piensa que se puede llegar a utilizar de una forma muy dañina.
Una de las situaciones teóricas más negativas y populares que pintan estos sectores sobre los nanobots, es una en la que un ejército de nanobots pierde el control o se ven afectados por un virus informático. Esto podría hacer que empezaran a destruir la materia que vemos a nuestro alrededor y lo dejara todo como una masa sin forma. Sin embargo, los defensores de la tecnología piensan que se podrían usar mecanismos de seguridad para prevenir que pasaran este tipo de cosas. De hecho, piensan que esto es algo exagerado y no podría ocurrir nunca.
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Figura 3. Nanobots, Modelo Micro Drone
(Fuente: http://www.turbosquid.com/3d-models/3d-nanobot-micro-drone- model/762675)
4. CARACTERÍSTICAS
Richard Feynman, en el año 1959, fue el primer físico que predijo que en un futuro se podrían crear máquinas extremadamente pequeñas capaces de realizar actividades sorprendentes. Estas máquinas, que en la actualidad ya existen, son denominadas nanorobots o nanobots y miden no más de un nanómetro, que es la millonésima parte de un metro. Estos nanobots están creados con nanomateriales (materiales a nanoescala) los cuales pueden ser subdivididos en nanocapas, nanopartículas y nanocompuestos.
Gracias a los avances que se han realizados en estos nanomateriales y a la posibilidad de controlar la construcción de los nanobots se han hallado nuevas combinaciones sintéticas que son necesarias para dar vida a estos robots. Uno de los principales materiales que se utiliza para la creación es el silicio debido a su capacidad como semiconductor.
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Figura 4. El pequeño mundo de los nanomateriales del futuro
(Fuente: http://www.masciencia.info/investigacion/774-el-pequeno-mundo-de-los- nanomateriales-del-futuro/)
5. ENFOQUES
5.1. BIOCHIP
El uso simultáneo de la nanoelectrónica, la fotolitografía y nuevos biomateriales proporcionan una posible aproximación para fabricar nanorrobots para aplicaciones médicas comunes, tales como para instrumentos quirúrgicos, diagnóstico y dosificación de drogas.i Actualmente este método para la fabricación de nanotecnología es usado en la industria electrónica. De esta forma, nanorrobots prácticos podrían ser integrados como dispositivos nanoelectrónicos, lo que permitiría la tele-operación y capacidades avanzadas a los instrumentos médicos.ii
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Figura 5. Los Biochips
(Fuente: http://revistacmc.jgcalleja.es/?p=603)
5.2. NUBOTS: MÁQUINA ADN
Nubot es una abreviatura para "nucleic acid robot" (Robot de Ácido Nucleico). Los nubots son máquinas orgánicas moleculares de tamaño nanométrico. La estructura del ADN puede proporcionar los medios para ensamblar dispositivos nanomecánicos bi y tridimensionales. Las máquinas basadas en ADN pueden ser activadas usando pequeñas moléculas, proteínas y otras moléculas de ADN.iii Puertas de circuitos biológicas basadas en materiales de ADN han sido fabricadas como máquinas moleculares que permiten insertar drogas in-vitro para problemas específicos de salud. Tales sistemas basados en materiales funcionarían más semejantes a sistemas biomateriales inteligentes de dosificación de drogas, pero no permiten la teleoperación en vivo precisa de tales sistemas prototipos.
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Figura 6. Nanobots y el ADN
(Fuente: http://nanotecnologiaxx.blogspot.com/2010/09/nanobots.html)
5.3. NANOENSAMBLAJE POSICIONAL
La Colaboración de Nanofábricas, fundada por Robert Freitas y Ralph Merkle en el año 2000 y que involucra a 23 investigadores pertenecientes a 10 organizaciones y 4 países, se enfoca en desarrollar una agenda práctica de investigaciones específicamente apuntada a desarrollar una mecanosíntesis de diamantes controlada posicionalmente y una nanofábrica diamantina que tendría la capacidad de fabricar nanorrobots médicos de estructura diamantina.
Figura 7. Nano fabricación de un Dispositivo
(Fuente: http://www.heraldo.es/noticias/suplementos/tercer_milenio/asi_nanofabrica_disposidisp.html)
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5.4. BASADO EN BACTERIAS
Este enfoque propone el uso de microorganismos biológicos, como la bacteria Escherichia coli.iv Así este modelo usa un flagellum como método de propulsión, utilizándose normalmente campos electromagnéticos para controlar el movimiento de esta clase de dispositivos biológicos integrados.v
Figura 8. Nanobots inspirado en Bacteria
(Fuente: http://robotgossip.blogspot.com/2006_07_01_robotgossip_archive.html)
5.5. TECNOLOGÍA ABIERTA
Un documento con una propuesta para el desarrollo de nanobiotecnología usando enfoques de tecnología abierta ha sido enviado a la Asamblea General de las Naciones Unidas.vi De acuerdo al documento enviado a las Naciones Unidas, en la misma forma que en años recientes el movimiento Open Source ha acelerado el desarrollo de los sistemas computacionales, un enfoque similar debería beneficiar a la sociedad en su mayoría y acelerar el desarrollo de la nanorobótica. El uso de la nanobiotecnología debería ser declarado como patrimonio de la humanidad para las siguientes generaciones, y se desarrollada como una tecnología abierta basada en prácticas éticas para propósitos pacíficos. Se ha declarado que la tecnología abierta es una clave fundamental para tal propósito.
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Figura 9. Tecnología Abierta
(Fuente: http://innovando.net/algunos-de-ejemplos-de-aplicaciones-libres/)
5.6. CARRERA NANORROBÓTICA
De la misma forma en que el desarrollo tecnológico tuvo a la carrera espacial y a la carrera de armas nucleares, la nanotecnología está teniendo una carrera nanorobótica. Existen muchos motivos que permiten que los nanorobots sean incluidos entre las tecnologías emergentes.vii Algunas de las razones son que las grandes corporaciones, tales como General Electric, Hewlett-Packard y Northrop Grumman, han estado trabajando recientemente en el desarrollo y la investigación de nanorobots; los cirujanos se están involucrando y comenzado a proponer formas de usar nanorobots para procedimientos médicos comunes; las universidades e institutos de investigación han recibido fondos de agencias de gobierno que exceden los US$2 mil millones para ser usados en la investigación del desarrollo de nanodispositivos para la medicina; los bancos también están realizando investigación estratégica con la idea de adquirir con anticipación los derechos y licencias para la futura comercialización de los nanorobots. Ya han surgido litigios y temas relacionados al | Facultad de Ingeniería de Sistemas 15
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monopolio de la tecnología de nanorobots.
viii Recientemente se han otorgado una gran cantidad de patentes relacionadas a la nanorobótica, principalmente a agentes de patentes, empresas especializadas únicamente en construir portafolios de patentes, y a abogados. Después de una larga serie de patentes y demandas, ver por ejemplo la invención de la radio o la Guerra de las corrientes, los campos emergentes de la tecnología tienden a convertirse en un monopolio, en el que este campo es normalmente dominado por grandes corporaciones.
6. GENERACIONES DE LOS NANOBOTS:
6.1. PRIMERA GENERACIÓN
En un par de años aparecerá la primera camada de nanosensores. Éstos serán capaces de transmitir información desde el interior del cuerpo humano hacia receptores ubicados en el exterior de cuerpo. Información valiosa para el control de enfermedades crónicas o para combatir infecciones. Por ejemplo una persona diabética podrá usar estos dispositivos para ajustar su dosis de fármacos o que una alarma lo alerte que ha comida demasiados pasteles.
También veremos los primeros fármacos de liberación prolongada altamente eficientes. Fármacos que pueden mantener sus niveles en sangre constante y que no requiera ser administrados más de una vez al día.
La posibilidad de crear nanosensores que puedan detectar virus, bacterias, toxinas e incluso células específicas será un gran avance en el diagnóstico de enfermedades e incluso el tratamiento dirigido del cáncer. Se logrará unir nanosensores específicos para células tumorales que las sensibilizarán para que fármacos o | Facultad de Ingeniería de Sistemas 16
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terapias de radiación las maten sin alterar las células sanas circundantes.
El último avance de esta generación serán unos dispositivos que podrán crear moléculas desde el interior del cuerpo. Tomarán los aminoácidos circulantes y gracias a patrones preestablecidos serán capaces de sintetizar moléculas, enzimas, hormonas, etc. Estos dispositivos, todavía no nanométricos, ayudarán a transformar el cuerpo humano en una máquina más eficiente aún. Éste será el avance más significativo antes de pasar al siguiente nivel.
Figura 10. Nanosensores antiterroristas
(Fuente: http://www.ison21.es/2009/09/27/nanosensores-antiterroristas- anticontaminacion/)
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6.2. SEGUNDA GENERACIÓN
La técnica ya ha logrado minimizar a estas máquinas al nivel nanométrico y la capacidad de actuar. Aunque no inteligentemente, sí lo hacen gracias a señales dadas desde un dispositivo emisor que actúa como jefe de obras. Robots especializados serán introducidos a nuestro organismo para cumplir misiones específicas: reparadores, destructores, manutención, producción, etc.
Se iniciarán los implantes de nanobots sobre fracturas o sobre órganos dañados para que lancen y regulen las señales de reparación. Serán capaces de reclutar más células reparadoras y pongan más material a disposición de éstas para que hagan su trabajo.
Serán la nueva terapia para ayudar a parar hemorragias y recuperar heridas gracias a su capacidad de formar vasos sanguíneos.
Luego los científicos lograrán unir células madres a nanobots que mejorarán las terapias que actualmente se encuentran probando y tienen un par de indicaciones como tumores de médula ósea o infartos cardíacos para recuperar el tejido cardíaco muerto.
Finalmente los últimos integrantes de esta generación serán los nanobots que contarán con sensores que permitirán monitorear algo específico, informar al médico tratante y éste gracias al informe de los nanobots tomará una decisión que enviará al dispositivo de control para que le ordene a los nanobots comenzar a actuar. Probablemente a esta altura muchas de los tratamientos de este tipo se realicen a través de telemedicina. Incluso es lógico pensar que los teléfonos móviles de esos momentos serán capaces de captar toda la información transmitida por los robots y enviársela a los médicos.
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Figura 11. Ataque contra Células Cancerígenas
(Fuente: http://www.isciencetimes.com/articles/6815/20140212/nanobots- nanomotor.htm)
6.3. TERCERA GENERACIÓN
El último estadío de la evolución de la nanotecnología será el desarrollo de la autoreplicación y la inclusión de IA. Funciones superiores necesarias para trasnformar a los Nanobots en NanoDocs.
La autoreplicación es clave para la efectividad de tratamientos masivos o al menos para pensar en robots que mantengan un cuerpo humano. Para lograr mantener las funciones vitales de un cuerpo es necesario un ejército de robots que viajen a través de nuestros vasos sanguíneos, entren en los tejidos blancos y realicen sus acciones. Además es necesario que tengan la capacidad de mantener un número constante ante eventuales pérdidas o malfuncionamiento. Es necesario que sean capaces de aumentar | Facultad de Ingeniería de Sistemas 19
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su número en caso necesario y posteriormente autodestruirse para volver a un “estado basal”.
El otro elemento indispensable para la evolución es la Inteligencia Artificial. Ya no necesitarán un dispositivo externo que decida por ellos. Cada uno será capaz de detectar una alteración y ejecutar la acción para la que están programados. En el caso de una infección serán capaces de sintetizar anticuerpos específicos para el patógeno o sensibilizar células inmunes para que ataquen un blanco que normalmente no detectarían.
El cuerpo humano cuenta con un sistema de autodestrucción de células tumorales muy eficiente, pero este sistema se desgasta y sería ideal contar con un sistema de respaldo ante eventuales fallas de nuestro sistema protector.
Se podrá usar estos robots para prevención de enfermedades o para la curación. Los Nanodocs circulando por nuestro cuerpo nos mantendrían sano y ayudarían a mantener la vida por mucho más tiempo y en mejores condiciones que las que conocemos actualmente con la posibilidad de extender la esperanza de vida considerablemente.
Las enfermedades crónicas serían las más beneficiadas, las enfermedades autoinmunes y las degenerativas cortarían de raíz el problema al destruir el factor que las produce y al mismo tiempo reparar el daño. Los traumatismos requerirán menos tiempo para su recuperación gracias a la reparación dirigida por estos obreros nanométricos. Incluso pacientes que ya presentan daño se podrán ver beneficiados por las terapias con nanodocs.
Los procedimientos quirúrgicos serán realizados por una inyección de nanodocs especializados. Imaginen que las apendicitis puedan ser destruidas desde dentro por los robots o que un cálculo puede ser disuelto sin la necesidad de tener que pasar por una intervención quirúrgica.
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Es importante clarificar que ninguna de estas tecnologías se encuentra disponible ahora ni en fase de pruebas. Faltan todavía elementos importantes que constituyen las bases para el desarrollo y proliferación de esta tecnología pero las metas están, la voluntad existe y sobretodo el dinero fluye incesantemente hacia estos proyectos.
Figura 12. Autoreplicación
(Fuente: http://elfuturoyaeshistoria.blogspot.com/2010/05/la-nanorobotica- ya-llego.html)
7. USOS DE LOS NANOBOTS
Los cierto es que el uso de estos dispositivos es infinito ya que su tamaño les podría permitir esencialmente reconstruir la materia. En este sentido, unos nanobots debidamente configurados podrían coger materiales brutos y convertirlos en cualquier cosa, desde microprocesadores hasta proteínas en alimentos. Podrían incluso construir más nanobots por el proceso de autorreplicación y así crear un número de estos pequeños robots según se recitara.
Por supuesto, una de las grandes esperanzas de esta tecnología es en la medicina. Se piensa en innumerables aplicaciones en este campo ya que los nanobots podrían interactuar con agentes invasores de nuestro cuerpo. | Facultad de Ingeniería de Sistemas 21
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Podrían en teoría ser usados como pequeños guerreros programados para luchar desde nuestro interior. Esto podría combatir un gran número de enfermedades, incluyendo el cáncer y muchos tipos de virus. También podrían ser usados para simples chequeos para mantener nuestro cuerpo sano y alerta en todo momento.
Hay varios proyectos abiertos referentes a los nanobots. Sin embargo, las cosas van despacio y poco a poco se van desarrollando nuevas rutas para conseguir controlar esta tecnología. La parte buena es que todos los años nos vamos acercando a que se convierta en una realidad. Cada vez hay más organizaciones tanto privadas como gubernamentales que trabajan para poner la nanotecnología en todo tipo de industrias.
7.1. POSIBLES USOS
Entre los principales interesados en el desarrollo de esta tecnología ha sido la NASA. Como muchos avances en materiales y medicina, han sido impulsados por estudios de la NASA para mejorar la tecnología en sus viajes espaciales. Pero qué interés ven ellos en la Nanotecnología?
Muy simple. Su meta es un viaje tripulado a Marte. Pero sabemos que con la tecnología actual sería imposible, ya que el ser humano no está hecho para vivir en condiciones de baja gravedad. Los músculos y los huesos son los primeros en sufrir estas consecuencias. Se pierde aproximadamente un 1-2% mensual de densidad ósea y aproximadamente lo mismo le pasa a los músculos que no deben realizar ningún tipo de esfuerzo para realizar movimientos.
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7.2. APLICACIONES DE LOS NANOBOTS:
Los nanobots tienen múltiples aplicaciones, como ya se ha comentado en párrafos anteriores. Ya sea trabajando de forma coordinada para realizar tareas a nivel microscópico, ya sea como avance y apoyo en el ámbito de la medicina, en el de medio ambiente y/o en el de la electrónica.
7.2.1. APLICACIÓN EN MEDIO AMBIENTE.
Los nanobots en el ámbito del medio ambiente son muy útiles para la filtración del agua y la desalinización, así como también para evitar evitar la contaminación y, a su vez, encargarse de la limpieza del medio ambiente. Además, existen algunos nanobots que, en conjunto con las nanopartículas y los nanosensores, pueden ayudar a conservar los alimentos.
Figura 13. En los Alimentos
(Fuente: http://www.mundodigital.net/los-nanobots-nos-invaden/)
7.2.2. APLICACIÓN EN MEDICINA.
Por su tamaño son muy útiles para entrar en el cuerpo humano con mayor facilidad y realizar múltiples tareas, ya sea combatiendo células cancerosas o reemplazando neuronas afectadas que se pueden tener cuando con enfermedades como el Parkinson y el | Facultad de Ingeniería de Sistemas 23
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Alzheimer. Estos nanobots y nanomáquinas pueden curar el cuerpo humano de diversos males y enfermedades, por lo que la nanomedicina puede aplicarse en:
• Curar enfermedades de la piel usando los nanobots en cremas y compuestos, pudiendo así estos eliminar grasa excesiva, piel muerta o también para realizar una limpieza de poros.
• Para la higiene bucodental, como enjuague bucal hasta cepillos de dientes, pudiendo estos contener nanorobots que identifiquen y combatan las caries, sarro o la placa y partículas de alimentos pudiendo extraerlos y poder expulsarlos de los dientes.
• Nanodispositivos médicos que trabajen en el sistema inmunológico buscando y combatiendo virus y bacterias presentes no deseados.
Figura 14. La higiene bucodental
(Fuente: http://www.mundodigital.net/los-nanobots-nos-invaden/)
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Entre los nanorobots que se han construido para la ayuda de enfermedades del ser humano e inclusive para la misma investigación del mismo son los siguientes:
a. Nanorobots inmunológicos. El sistema inmune de nuestro cuerpo es el encargado de proporcionar defensas contra agentes extraños o nocivos para nuestro cuerpo, pero como todos los sistemas éste siempre no puede con todo. Entre las deficiencias esta el Sida y enfermedades autoinmunitarias. La solución que ofrece la nanomedicina es proporcionar dosis de nanorobots para una enfermedad específica y la subsecuente reparación de los tejidos dañados, substituyendo en medida a las propias defensas naturales del organismo.
Figura 15. Nanorobots inmunológicos
(Fuente: http://pe.globedia.com/nanorobots-en-la-medicina)
b. El NanoWalker es un nanorobot, construido con fragmentos de ADN, de 10 nanómetros de alto, que aunque no es capaz de mutar ni de reproducirse, puede dar pequeños pasos, juntando y separando sus piernas, sobre un camino elaborado también con ADN. Está constituido por | Facultad de Ingeniería de Sistemas 25
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una serie de moléculas que, a partir de las reacciones químicas que tienen lugar entre las "piernas" y el "suelo", reproducen los movimientos sincrónicos del andar bípedo.
Figura 16. NanoWalker Robot
(Fuente: http://bobbydyer.com/archives/nanowalker-robot)
c. Respirocitos, ¿Qué es? Todos sabemos lo que es un eritrocito, son las células rojas en la sangre que transportan el oxígeno a nuestros tejidos. El doctorRobert Freitas hace poco desarrolló el respirocito, es decir, un glóbulo rojo artificial. Un nanorobot que mide la milésima parte de un milímetro (una micra). ¿Cuál es la diferencia con un glóbulo rojo natural? La pequeña gran diferencia es que el respirocito puede proporcionar 236 veces más oxígeno. Con una sola micra de diámetro, este robot esférico imita la acción de la hemoglobina natural que se encuentra en el interior de los hematíes, aunque con la capacidad de liberar | Facultad de Ingeniería de Sistemas 26
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hasta 236 veces más oxígeno por unidad de volumen que un glóbulo rojo natural. Los respirocitos incorporarán sensores químicos, así como sensores de presión. Preparados así para recibir señales acústicas del médico, que utilizará un aparato transmisor de ultrasonidos para darles órdenes con el fin de que modifiquen su comportamiento mientras están en el interior del cuerpo del paciente.
Figura 17. Respirocito
d. Microbívoro, un leucocito artificial. Una de las funciones principales de los leucocitos es absorber y asimilar invasores microbianos del torrente sanguíneo. Es lo que se denomina fagocitosis. Los nanorobots microbívoros desempeñarían esta labor pero mucho más rápido, con mayor fiabilidad y bajo control humano. Igual que el respirocito, el microbívoro es mucho más pequeño que un glóbulo rojo, pero es más complejo que el respirocito ya que en su construcción se emplea 30 veces más átomos. El microbívoro es una esfera aplanada con los extremos | Facultad de Ingeniería de Sistemas 27
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recortados. Mide unos 3 micrómetros de diámetro en el eje mayor y 2 en el eje menor. Este tamaño asegura que el nanorobot pase a través de los capilares más estrechos del organismo, por el bazo y cualquier otra parte del cuerpo humano. El microbívoro posee una boca con una especie de puerto de ingestión en la que se introducen los microbios para ser digeridos. También posee una parte trasera o puerto de escape, que es por donde se expulsa los restos del patógeno completamente digeridos.
Figura 18. Microbívoro
(Fuente: http://culturaqueteregalo.blogspot.com/2011/04/nanomedicos- respirocitos-y-microbivoros.html)
e. Nanorobot que vuela por levitación magnética, Es el primero de estas características y fue creado por ingenieros de la universidad de Waterloo en Ontario-Canadá. Tiene un valor incalculable para realizar tareas muy difíciles hasta ahora: ensamblar piezas diminutas, manipular materiales peligrosos y en la medicina para la microcirugía. Según sus | Facultad de Ingeniería de Sistemas 28
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creadores, se utilizan una serie de electroimanes para crear un campo magnético parabólico, sobre cuya parte superior levitaría el nanorobot. El dispositivo está dotado a su vez de otro grupo de pequeños electroimanes, cuyo campo magnético interactúa con el creado en primer lugar. Las fuerzas resultantes permiten al robot "volar" o girar en cualquier dirección. En consecuencia, nos encontramos con un nanorobot que es capaz de volar y girar en cualquier dirección, en donde el mismo es controlado por un haz de luz y su fuente de energía es externa por lo que opera sin cables. Dotado de nanopinzas, nuestro pequeño amigo esta capacitado para realizar trabajos de micromanipulación, ensamblando componentes en espacios verdaderamente dificultosos para llegar con el cuerpo humano lo que hace que la medicina sea una las que se beneficie de este levitador en aplicaciones de microcirugía entre otras.
Figura 19. Micro Robot Magnético Volador
f. Nanorobot neuronas. Se trata de un nanorobot que reproduce las funciones de las neuronas este nanobot neurona a diferencia de las neuronas normales es capaz de: Realizar la misma función de una neurona, pero miles de veces mejor. A diferencia de las neuronas que tienen un | Facultad de Ingeniería de Sistemas 29
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número limitado de conexiones (sinapsis) con otras, conectarse con un numero muchísimo mayor de otros nanorobots por algún tipo de conexión inalámbrica. Dando así un resultado que podría aumentar cualquiera de nuestras capacidades cognitivas (inteligencia, memoria...) de forma sorprendente.
Figura 20. Nanorobot neuronas
(Fuente: http://pe.globedia.com/nanorobots-en-la- medicina)
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CONCLUSIONES
En la actualidad la tecnología es indispensable para realizar diferentes aplicaciones como la que se realiza en la nanotecnología, usando los denominados nanobots, estos robots a escala microscópica son de mucha importancia ya que ayudan a solucionar problemas tan pequeños que el ojo humano no puede percibir con facilidad.
Aunque algunos de estos nanobots son solo prototipos, se espera que a largo plazo se puedan usar como herramienta para curar enfermedades para las que, hasta el día de hoy, no se ha podido encontrar la cura. Con la ayuda de estos robots se podrían combatir las células enfermas que producen estas enfermedades y hacer que se autodestruyan. Además de la aplicación de los nanobots en la medicina estos se pueden aplicar en otros medios como en el medio ambiente, lo cual podrían ser de gran ayuda para poder controlar el impacto ambiental. Otra alternativa que sería de gran ayuda para las personas es el uso de los mismos en la salud, ya sea para la higiene personal como para la alimentación ya que existen nanobots que son capaces de mantener los alimentos en buen estado.
Los nanobots son de gran ayuda en la humanidad ya sea conservando nuestros alimentos hasta curando las células cancerosas del cuerpo. Sea cual sea la aplicación que se les sepa dar a los mismos, en los próximos años estos robots microscópicos van a ser una herramienta muy útil para la sociedad y estarán presentes en nuestra vida diaria.
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BIBLIOGRAFIA
http://cienciabasica.com/nanobots/
http://es.wikipedia.org/wiki/Nanotecnolog%C3%ADa
http://www.madboxpc.com/nanobots-el-futuro-de-la-biorobotica/
http://www.mundodigital.net/los-nanobots-nos-invaden/
http://www.abciencia.com.ar/tecnologia/nanobots-tecnologia-inimaginable
http://rincondelcientifico.wordpress.com/nanobots/
http://es.wikipedia.org/wiki/Nanorrob%C3%B3tica
http://es.wikipedia.org/wiki/K._Eric_Drexler
http://pe.globedia.com/nanorobots-en-la-medicina
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Referencias:
i Cavalcanti, A., Shirinzadeh, B., Zhang, M. & Kretly, L.C. (2008). «Nanorobot Hardware Architecture for Medical Defense». Sensors 8 (5): pp. 2932–2958.
ii Couvreur, P. & Vauthier, C. (2006). «Nanotechnology: Intelligent Design to Treat Complex Disease». Pharmaceutical Research 23 (7): pp. 1417–1450.
iii Seeman. N. C. (2005). «From genes to machines: DNA nanomechanical devices». Trends in Biochemical Sciences 30 (3): pp. 119–125.
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vii Challacombe, B., Althoefer, K., Stoianovici, D. (2010). «Emerging Robotics». New Technologies in Urology 7: pp. 49–56.
viii Morrison, S. (2008). «The Unmanned Voyage: An Examination of Nanorobotic Liability» (PDF). Albany Law Journal of Science & Technology 18 (229).
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