Los nanotubos
Los nanotubos son el futuro. ¿Por qué afirmamos esto? Así como el grafito, el diamante o el grafeno son formas alotrópicas del carbono que se diferencian por las configuraciones espaciales de los átomos -que le confieren diferentes características-, los nanotubos son tubos de carbono 100 veces más duros que el acero.
Un nanotubo es una estructura cilíndrica o tubular, generalmente de carbono, cuyo diámetro es del orden de los nanómetros. Algunos pueden ser, también, de silicio o nitruro de boro.
Son muy elásticos y excelentes conductores eléctricos, mucho más eficiente que el cobre, el metal que conduce la electricidad de los cables comunes.
Aplicación en terapia génica
Unas 4500 enfermedades tienen su origen en un gen defectuoso. La llamada “terapia génica” utiliza los nanotubos, moléculas de carbono con forma cilíndrica que consiguen introducir genes en la célula.
Se trata de eliminar el gen defectuoso y sustituirlo por el correcto en millones de células. Recientemente, investigadores han desarrollado un nuevo método para introducir directamente el ADN en células de mamíferos mediante estructuras nanométricas modificadas.
La solución entonces está en la nanotecnología: el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales y aparatos, mediante el control de la materia a nanoescala, es decir, a una escala de la milmillonésima parte de un metro. En números, 1 nm= 0,000000001 m ¡Increiblemente pequeño! Para que te des una idea, algunos virus como el Poliovirus tiene un tamaño de 30 nm.
Esta técnica también permite suministrar medicamentos directamente a las células que se desee. Fíjate el siguiente segmento que trata sobre esto.
Aplicación en medicina
Una de las aplicaciones que más llama la atención de los nanotubos de carbono se encuentra en la medicina. Y tiene bastante sentido: si estamos hablando de estructuras extremadamente pequeñas, ¿por qué no aprovecharlas para transportar sustancias dentro de nuestro propio organismo?
Cuando tomamos un medicamento, éste no suele dirigirse exclusivamente hacia el lugar donde tenemos el problema. Por ejemplo, si una persona necesita un medicamento para tratar una enfermedad en determinado tejido, la sustancia puede viajar por la sangre y entrar en contacto con muchas otras células que no necesitan recibirla.
Esto puede ser un problema, especialmente cuando se utilizan medicamentos muy potentes.
Por eso, uno de los grandes desafíos de la medicina actual consiste en conseguir tratamientos cada vez más precisos. La idea es que el medicamento pueda llegar, en lo posible, al lugar exacto donde debe actuar.
Aquí es donde aparecen los nanotubos.
Los nanotubos de carbono tienen una estructura cilíndrica y una superficie que puede ser modificada para unir diferentes sustancias. De esta manera, los investigadores estudian la posibilidad de utilizarlos como pequeños vehículos capaces de transportar medicamentos hasta determinadas células.
¿Te imaginas un vehículo tan pequeño que pueda entrar en contacto con una célula?
Por supuesto, no estamos hablando de un vehículo como un auto o una ambulancia. Se trata de una estructura formada por átomos de carbono que puede transportar determinadas moléculas. Los científicos investigan distintas formas de modificar su superficie para conseguir que interactúe con unas células y no con otras.
Una de las áreas en las que más se ha estudiado esta posibilidad es en el tratamiento del cáncer. Algunas investigaciones buscan utilizar nanotubos para transportar sustancias terapéuticas hacia las células tumorales. De esta manera, se intenta aumentar la cantidad de medicamento que llega al tejido que se quiere tratar y disminuir, al mismo tiempo, el contacto con células sanas.
Pero los nanotubos tienen otra característica interesante.
Además de poder transportar determinadas sustancias, pueden interactuar con la radiación y, en determinadas condiciones, producir calor. Esto ha llevado a investigar su utilización en tratamientos en los que ese aumento de temperatura pueda afectar a las células tumorales.
Claro que todavía queda mucho por investigar. Antes de que una tecnología de este tipo pueda utilizarse de manera generalizada en pacientes, es necesario conocer muy bien qué ocurre con los nanotubos una vez que ingresan al organismo. ¿Cuánto tiempo permanecen allí? ¿Cómo son eliminados? ¿Qué efectos pueden producir sobre las células?
Todas estas preguntas deben ser respondidas mediante investigaciones y ensayos científicos.
Por eso, cuando hablamos de nanotecnología aplicada a la medicina, no significa que ya existan pequeños “robots” recorriendo nuestro cuerpo. Se trata de una línea de investigación que busca aprovechar las propiedades de la materia a escala nanométrica para desarrollar tratamientos cada vez más precisos.
Y esto recién empieza. ¡Trabajar con objetos tan pequeños puede permitir hacer cosas que serían imposibles utilizando materiales de tamaño convencional!
Aplicación en nuevos materiales y dispositivos
Pero los nanotubos no solamente pueden utilizarse en medicina. Sus características también los convierten en materiales muy interesantes para la tecnología y la fabricación de nuevos materiales.
Recordemos que los nanotubos de carbono están formados por átomos de carbono organizados en una estructura cilíndrica extremadamente pequeña. A pesar de su tamaño, pueden presentar propiedades muy particulares.
Por ejemplo, algunos nanotubos poseen una gran resistencia mecánica y, al mismo tiempo, pueden conducir la electricidad. También presentan propiedades térmicas que resultan interesantes para diferentes aplicaciones.
¿No resulta curioso? Algo que prácticamente no podemos observar a simple vista puede tener características que resulten útiles para fabricar objetos mucho más grandes.
Una de las posibilidades consiste en incorporar nanotubos a otros materiales. Al hacerlo, los investigadores pueden modificar algunas de sus propiedades y obtener materiales más resistentes sin necesidad de aumentar demasiado su peso.
Esto puede ser especialmente interesante para fabricar componentes utilizados en áreas como la industria automotriz o aeroespacial, donde conseguir materiales resistentes y livianos es muy importante.
Pero hay más.
Los nanotubos también pueden utilizarse para investigar la fabricación de dispositivos electrónicos extremadamente pequeños. Dependiendo de su estructura, pueden presentar diferentes comportamientos frente al paso de la corriente eléctrica. Por esta razón, han sido estudiados como posibles componentes de circuitos, dispositivos electrónicos y sensores.
Y hablando de sensores, aquí aparece otra aplicación muy interesante.
Algunas sustancias pueden interactuar con la superficie de un nanotubo y modificar sus propiedades eléctricas. Los científicos pueden aprovechar este fenómeno para desarrollar sensores capaces de detectar cantidades muy pequeñas de determinadas sustancias.
Por ejemplo, se investigan sensores basados en nanotubos que podrían utilizarse para detectar ciertos gases presentes en el ambiente. También podrían tener aplicaciones en el control de sustancias químicas y en diferentes tipos de análisis.
¿Te das cuenta de lo que significa esto?
Una estructura que mide apenas unos nanómetros puede utilizarse para detectar algo que se encuentra en nuestro ambiente en cantidades muy pequeñas.
Los nanotubos también son estudiados para mejorar diferentes tecnologías relacionadas con el almacenamiento de energía. Sus propiedades eléctricas y su enorme relación entre superficie y volumen hacen que sean materiales de interés para investigadores que trabajan en baterías y otros sistemas capaces de almacenar energía.
Como puedes ver, cuando los científicos trabajan a nanoescala, no se trata simplemente de fabricar cosas cada vez más pequeñas. Lo verdaderamente interesante es que, al reducir el tamaño de la materia hasta esta escala, pueden aparecer propiedades que pueden aprovecharse de nuevas maneras.
Por eso la nanotecnología resulta tan prometedora. Una misma estructura, como un nanotubo de carbono, puede ser estudiada para aplicaciones tan diferentes como transportar medicamentos, desarrollar sensores, fabricar materiales más resistentes o mejorar dispositivos relacionados con la energía.
Y todo esto ocurre a una escala que resulta difícil de imaginar: la escala de los nanómetros.
Mesografía Sugerida
- La siguiente noticia periodística perteneciente al medio español “El Mundo” explicita la importancia de estas estructuras en la ingeniería del futuro, en una excelente entrevista con Ramón Aguado, del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid. Échale un vistazo para conocer más: https://www.elmundo.es/elmundo/2012/01/09/ciencia/1326114025.html
- “Nanoparticle interactions with immune cells dominate tumor retention and induce T cell–mediated tumor suppression in models of breast cancer”, en inglés, en la Revista Científica Science Advance, disponible en https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay1601