Nanotecnologia

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Nanotecnologia

  1. 1. 1 NANOTECNOLOGÍA Pedro Daniel Elaje Alvarez, Estudiante, UPS, Ing. René Avila. Abstract—La nanotecnología promete ser la próxima revolu- que supervisen los efectos de los nuevos productos derivadosción tecnológica, en el mercado las nono partículas a reducido de la nanotecnología. Como comentaba Marhall McLuhan, elnotablemente, pero se espera que se incremente notablemente, la verdadero problema de las tecnologías es la inconsciencia connano tecnología esta considerando un debate pero rápidamente sea emergido controversias de posibles impactos de salud y el medio que introducimos nuevas fuerzas derivadas de estas tecnologíasambiente. Los extraordinarios avances científicos y tecnológicos sin prevenir sus efectos, como ha ocurrido con la imprenta, laalcanzados a lo largo de estos ultimos años han permitido en microelectrónica, el internet y la nanotecnología. Los gruposestos momentos la fabricación, caracterización y manipulación de presión que buscan contener el arribo de los nanoproductos,de la materia a escala nanométrica de forma controlada. Esto se concentran en la forma en que se modifica el mundo de vidaha despertado un gran interés por las nuevas posibilidadesque basándose en nuevos descubrimientos científicos permiten al hacer eclosión una nueva tecnología. [1]augurar extraordinarios avances tecnológicos en la sociedad, en No solamente se modifican las relaciones sociales que selos aspectos más amplios y variados de la vida cotidiana. establecen con las nuevas actividades que acompañan al uso Nanotechnology promises to be the next technological revolu- de estas nuevas tecnologías sino que se altera de maneration in the market the ninth particles significantly reduced, but is irreversible el medio ambiente conforme se consumen recursosexpected to increase significantly, nano technology is consideringa debate but quickly emerged to dispute and possible health renovables y no renovables en estas nuevas formas de trans-impacts environment. The extraordinary scientific and techno- formación. [1]logical advances achieved over these past years have allowed Casos similares ponen en duda la neutralidad de la tec-at present the fabrication, characterization and manipulation of nología, que puede tener efectos devastadores sin importar lamatter at the nanoscale in a controlled manner. This has aroused buenas o malas intenciones de sus creadores o usuarios. Comogreat interest in new possibilities based on new scientific findingsaugur extraordinary technological advances in society, the most Kleinschmidt y Koetje(2001) han señalado, es importanteextensive and varied everyday life. establecer un diálogo permanente entre los científico naturales, tecnólogos y científicos sociales, para que pueda entenderse Index Terms—Tecnología Diminuta, Avance tecnológico cuál será el impacto social de las nuevas tecnologías.[1] I. INTRODUCCIÓN Las tendencias y últimos avances en la ciencia y la tec-nología requieren la aplicación de modernas herramientas ytécnicas para generar conocimiento estructurado. La nanotec-nología en la ciencia esta aplicada al control y manipulaciónde la materia. Lo más habitual es que tal manipulación seproduzca en un rango de entre uno y cien nanómetros. Se tieneuna idea de lo que comprende: el estudio, diseño, creación,síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatosy sistemas funcionales a través del control de la materia ananoescala, y la explotación de fenómenos y propiedades de lamateria a nanoescala. Cuando se manipula la materia a escala Figure 1. Tecnologíatan minúscula, presenta fenómenos y propiedades totalmentenuevas. Por lo tanto, los científicos utilizan la nanotecnologíapara crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco III. CLASIFICACIÓN NANOTECNOLOGÍAcostosos con propiedades únicas, cuya viabilidad tendría un A. Nanotecnologia Química.impacto enorme en nuestras vidas. La utilización de Nanocatalizadores en la industria Química, proporciona una gran cantidad de utilidades, entre ellas: II. CONTROL E INDETERMINACIÓN EN LA • Aumento de la selectividad y actividad de los catal- TECNOLOGÍA izadores, mediante el control del tamaño de poro y El eterno dilema de las nuevas tecnología es la capacidad características de las partículas.[2][3][4]que estas tienen para modificar el mundo que vivimos, pu- • Sustitución de catalizadores de metales preciosos pordiendo inclusive derrumbarlo. Esta falta de control sobre los nanocatalizadores a la medida y el uso de los metalesefectos de la nanotecnología es la temática de los críticos a básicos, lo que mejora la reactividad química y reducela nanotecnología, quienes buscan el establecimiento de leyes los costos del proceso. [2][3]
  2. 2. 2 • Catálisis en el diseño de membranas puede ser útil en A. VENTAJAS la eliminación de moléculas no deseadas de gases o • Para ADN tiene sensibilidad fisiológica y no requiere líquidos mediante el control del tamaño de los poros y marcado.[2][3][10][11] las características de la membrana.[2][3][10] • En proteómica es posible detectar múltiples proteínas por observación directa, en especial las relacionadas con el sistema cardiovascular. [2][3][10][11] • Puede ser posible la determinación de genómica y proteó- mica. [2][3][10][11] • Es compatible con la tecnología del sílice. [2][3][10][11] • Puede integrarse a la tecnología de los microflui- dos.[2][3][10][11] V. MICROCHIPS Se a desarrollado varios microchips constituidos por dos láminas de plástico de 4 cm por 4 cm adosadas entre sí, en cuyo interior se han gravado microcanales que unen 16 cavidades; en dos de ellas se ubican los reservorios de buffer y del líquido de lavado, y en el resto, las muestras; en un canal central principal se efectúa la separación electroforética por conexión a una fuente de alta tensión y luego se produce la lectura de las sustancias separadas por espectrofotometría o por fluorescencia inducida por láser (LIF).[4][5][7]Figure 2. Nanotecnología Química.B. Nanotecnologia BioQuímica. Las proteínas sobre papel de filtro representó en su mo-mento el intento más rudimentario de la electroforesis enlos microcanales de fluidos presentes entre las fibras depapel. El advenimiento de los geles de agarosa, almidón ypoliacrilamida significó para el área analítica de las proteínas,péptidos y bases de nucleótidos uno de los últimos avancestecnológicos en la investigación. Pero la incorporación de lacromatografía líquida, la electroforesis capilar y sus modifi-caciones al campo de los microfluidos ha significado el granaporte para la separación de ARN, ADN y el estudio de célulaspor citometría de flujo.[4][10][12] IV. NANOPARTÍCULAS MAGNÉTICAS Las partículas nanomagnéticas tienen una importante fun-ción como herramientas en biología y medicina: anticuerposde moléculas específicas, estructuras o microorganismos, viruso bacterias pueden ser unidos a ferrofluidos que contienen Figure 3. Microchippartículas magnéticas y son detectadas empleando nanosen-sores que pueden estar incluidos en un nanochip o por Distintas variedades de sistemas en microchips para el análi-visualización en imágenes fluorescentes o por microscopio sis de proteínas, con control automático de calidad, tamaño.electrónico. Son pequeñas vigas o soportes similares a los existen variedades de microchips entre los cueles tenemos:empleados en el microscopio de fuerza atómica AFM, donde 1) Microchips ADN: Este es un chip que permite el análisisla superficie de cada cantilever es recubierta con ADN con una con elevada resolución de los productos de las reacciones ysecuencia particular. Permiten detectar la unión de antígenos o determina en forma precisa el diámetro y concentración deanticuerpos específicos por excitación con láser que visualiza cada fragmento.[4][7]la unión específica. Por ejemplo, es posible identificar PSA 2) Microchips ARN: Su sensibilidad es del orden deespecífico en un conjunto de proteínas; en problemas cardio- los picogramos. Nos permite comparar diferentes protocolosvasculares permite la identificación de troponina en el infarto donde las muestras se marcan antes de la hibridación para elde miocardio.[9][11] estudio con los microarreglos (microarrays).[4][7]
  3. 3. 3 experimentales de caracterización estructural. Los métodos de fabricación pueden clasificarse como físicos o químicos. La molienda mecánica de partículas micrométricas, la nano- litografía o la pulverización catódica constituyen ejemplos característicos de los métodos físicos. Sin embargo, reciente- mente los métodos químicos se vienen utilizando con mayor frecuencia.[12][8]Figure 4. Microchip ADN VI. RIESGOS AMBIENTALESA. Nanopartículas Los posibles impactos negativos sobre las nanopartículasy los nanomateriales; no así en el caso de las implica-ciones éticas y socio-económicas de los avances resultantes delas tecnologías convergentes (nanotecnología-biotecnología-electroinformática). Al mismo tiempo, hay igualmente unageneralizada descalificación de los debates sobre los peli-gros que podría acarrear la nanotecnología de manufacturamolecular (del tipo de Eric Drexler) a pesar de que aúnno se ha demostrado científicamente su inviabilidad . Tenerpresente este escenario es útil cuando uno da cuenta de porqué muchos especialistas insisten en hablar de los riesgos dela nanotecnología desde ópticas encuadradas en distintos tiposde nanotecnologías y en diversos marcos temporales de sudesarrollo. [6][13][14] Figure 5. Nano Partículas VII. ASPECTOS BÁSICOS DE LA FÍSICA DE NP S Las nanopartículas del tamaño de un nanómetro presentandos características relacionadas con las propiedades magnéti-cas: a) la enorme fracción de átomos de superficie que pre- VIII. CONCLUSIONESsentan una simetría local distinta y, por tanto, una anisotropía Conforme la nanotecnología recorre su trayectoria particularmagnética de distinto valor que el volumen y b) una es- en la senda de convertirse en la nueva revolución tecnológica,tructura del espectro de energía electrónica caracterizada por sus productos empiezan a penetrar los mercados globales comoun mayor espaciado entre niveles. Esta modificación conlleva patentes administradas por las grandes corporaciones. En estavariaciones de la densidad de estados al nivel de Fermi y etapa de penetración de mercados, los nanoproductos sufrenconsecuentemente de las propiedades magnéticas intrínsecas la inevitable regulación gubernamental que busca controlarde los materiales. [9][10] sus efectos sociales y ecológicos. En la medida en que los La estructura electrónica de las nanopartículas es también nanoproductos se sometan a este control exhaustivo, lograránregulable mediante el enlace con diferentes tipos de moléculas. alcanzar los niveles de confiabilidad que les permitan saturarEl enlace, mas o menos, fuerte con moléculas es necesario los mercados mundiales y captar los grandes capitales que per-para preservar la precipitación y aglomeración de las NPs y mitan la instalación de la esperada revolución nanotecnológica.para que así, cada una de ellas, mantenga su unidad aislada Es en este umbral donde aún esperamos una definición dedel resto de las NPs. Este enlace es fundamental en un los sectores públicos, privados y académicos mexicanos, concampo de aplicaciones de enorme interés actual como es el respecto a la adopción de una Iniciativa Nacional de lade la biomedicina. Se pretende que nanopartículas metálicastransporten moléculas como ácidos nucleicos, aminoá- cidos, Las técnicas actuales de producción y caracterizaciónazucares o ADN enlazadas a los átomos de la superficie y que de NPs están permitiendo descubrir un nuevo mundo depuedan viajar por el organismo hasta depositarse en dianas propiedades físicas que no pueden explicarse con los esquemasbien definidas.[9][11] clásicos bien establecidos en la teoría de la materia con- densada. El tamaño de las NPs y su capacidad para enlazar moléculas orgánicas permite su utilización como transportadorA. TÉCNICAS DE FABRICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN de fármacos a dianas concretas dentro del organismo. CuandoDE NPs las NPs son ferromagnéticas se abre la posibilidad de ser La investigación de propiedades físicas de las NPs re- conducidas a través del torrente circulatorio hasta su objetivoquiere: métodos que posibiliten su fabricación y métodos mediante gradientes de campos magnéticos.
  4. 4. 4 R EFERENCES [1] A. Barrañón. La presunción de control en la nanotecnología. Razón y Palabra, 12(58), 2007. [2] J. M. Castagnino. Nanotecnología, microchips y microarreglos. Acta bioquímica clínica latinoamericana, 40(2):161 – 163, 2006. [3] J. M. Castagnino. Proteómica y nanotecnología. Acta bioquímica clínica latinoamericana, 42(1):1 – 3, 2008. [4] T. T. Cebada. Nanoquímica y nanotecnología: Nuevos materiales, polímeros y máquinas moleculares. Encuentros multidisciplinares, 4(12):20 – 25, 2002. [5] A. Chiancone, R. Chimuris, and L. G. Luzardo. La nanotecnología en el Uruguay. Foladori, G. & Invernizzi, N. Nanotecnologías en América Latina ReLANS, 2008. [6] G. C. Delgado. Riesgos Ambientales de la nanotecnología: Nanopartícu- las y nanoestructuras. Asistencia y administración Rebeca Bolaños, page 34, 2006. [7] E. K. Drexler. Nanotecnologia, La. Gedisa, 1994. [8] G. Foladori and N. Invernizzi. Nanotecnología:¿ Beneficios para todos o mayor desigualdad? Redes, (021):55 – 75, 2005. [9] A. H. Grande. Nanotecnología y nanopartículas magnéticas: La física actual en lucha contra la enfermedad. 2007.[10] N. Invernizzi. Los científicos brasileños legitiman las nanotecnologías. Foladori, G. & Invernizzi, N. Nanotecnologías en América Latina ReLANS, 2008.[11] R. A. Jorge, J. A. A. Ruiz, and R. G. T. Morales. La Nanotecnología como disciplina científica un estudio bibliométrico del web of science en el período 1987-2004. Acimed, 13(4):1 – 1, 2005.[12] A. la Nanotecnología. De la electrónica a la nanotecnología. ARMA DE INGENIEROS, page 71, 2009.[13] P. R. Martins. Nanotecnologia, sociedade e meio ambiente. Trabalhos apresentados no Segundo Seminário Internacional. São Paulo: Xamã, 2006.[14] F. H. Quina. Nanotecnologia eo meio ambiente: Perspectivas e riscos. Química Nova, 27(6):1028 – 1029, 2004.[15] M. Á. R. Tapias and A. L. Carrasquilla. Diseño de modelos para dispositivos electrónicos cero-dimensionales para la educación en nan- otecnología. [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13],[14], [15]P edro Daniel Elaje Alvarez Edad: 19 años Ciclo: 3 e-mail: pelaje@est.ups.edu.ec Colegio: Tecnologico Sudamericano Universidad: Actualmente Universidad Politécnica Salesiana.

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