OBJETO
Presentar una visión panorámica del tema
nanotecnología y salud bajo la
concepción de promoción y prevención sobre los
determinantes ambiental, cultural y
político-económico y sus impactos favorables o
desfavorables sobre el proceso
salud-enfermedad. También se tiene como objeto despertar
interés
en este tema, dejar interrogantes, sugerencias y motivaciones
para que se desarrollen investigaciones y
propuestas de políticas
públicas que conduzcan a reflexionar sobre la necesidad de
impulsar el principio de precaución en la
aplicación inminente de la nanobiotecnologia.
ENFOQUE
METODOLÓGICO
El enfoque metodológico utilizado se enmarca en
la investigación de tipo monográfico.
Los insumos se obtuvieron por medio de la búsqueda,
compilación, análisis y depuración
bibliográfica de artículos, ensayos e
informes en
soporte electrónico y físico, generados a
partir de la discusión actual de la nanotecnología
y su relación con la salud y la vida humana.
Con esa búsqueda, sistematización,
análisis y depuración se logro desarrollar un
contenido coherente con una monografía de
compilación.
El texto adquiere el carácter informativo-referencial
porque presenta dos características esenciales:
1) Su objeto es concreto y
limitado, ya que comprende la síntesis
del relevamiento bibliográfico e intenta dar una
visión panorámica acerca de la
nanotecnología en salud con el enfoque de promoción
y prevención.
2) Tal objeto es descrito en forma exhaustiva, con una
sólida organización, una adecuada selección
bibliográfica y el montaje de un aparato crítico
que otorga las necesarias referencias para que el lector adopte
una posición critica y genere una opinión frente a
las tecnologías nanoescalares.
La metodología de compilación se
desarrollo
teniendo en cuenta las siguientes pautas:
- Fuente de ideas susceptibles de
investigación. De acuerdo al inmenso campo que
abarca la nanotecnología, se establecieron objetos de
estudio susceptibles en la medida que tuvieran relación
con el objeto de nuestra formación profesional, la salud
del ser humano. - Información sobre aspectos concretos del
diseño metodológico de la
monografía, procedimientos
de recolección y criterios de selección de
insumos de insumos, métodos
y pautas de análisis, estrategias y
niveles para la formulación del aparato
crítico. - Valoración de los conocimientos actuales
sobre la nanotecnología y en particular la
relación de esta con la salud y la vida humana,
determinando así la pertinencia y viabilidad de la
elaboración de esta monografía. - Construcción del marco conceptual de la
monografía. Como punto de partida para el
reconocimiento del estado del
arte y la
delimitación del objetivo
específico de esta monografía. - Construcción del aparato crítico y
de relación, objeto de la monografía. Se
desarrollo un análisis de aproximación exponiendo
el estado en
que se encuentra la polémica en la relación de la
nanotecnología con la salud y la vida humana a
través de nuestra propia percepción de los distintos puntos de
vista. - Comparación con estudios similares.
Esta comparación se realizo a partir de la
búsqueda de artículos, informes,
monografías, libros o
ensayos en medio físico y magnético, que
abordaran la nanotecnología y su relación con la
salud; de cada uno de ellos se analizo el enfoque bajo el cual
se desarrollo, la profundidad teórica y su
relación con los determinantes que condicionan la salud
y la vida humana, con el único fin de valorar la
contribución a la valoración de la validez
extrema.
INTRODUCCIÓN A LA HISTORIA DE LA
NANOTECNOLOGÍA.
"…El gran auge de
las nanotecnologías aplicadas en el campo de la salud
humana a lo largo de la historia ha hecho […] re-surgir en el
imaginario colectivo, el sueño del dominio
técnico sobre la vida y la
muerte…".
BARONA VILAR, José Luis.
Salud, tecnología y saber médico.
Editorial Centro de Estudios Ramón
Areces. Madrid,
España. 2004.
Las revoluciones tecnológicas han estado
presentes a lo largo de nuestra historia, inmersas en los
modelos de
desarrollo recurrentes de nuestras sociedades, e
íntimamente ligadas al descubrimiento de nuevos materiales
para la fabricación de nuevos objetos. Esta
propensión humana al avance, en y por determinación
a las cosas y a los objetos, ha marcado nuestra historia, y
nuestro propio desarrollo cultural, económico, social y
tecnológico de acuerdo a los materiales descubiertos en
cada época, es así como se aplica lo afirmado por
Villaveces:
Los grandes momentos de la
organización humana, [hace más de 5000 y 3000
años], han sido caracterizados por los historiadores con
base en los nuevos materiales utilizados en cada momento: la
edad del cobre, la
edad del bronce, la edad del hierro…El resto de la historia ha sido
una búsqueda constante de nuevos materiales.
Esta premisa aplicable a la mayoría de los
materiales tangibles, perceptibles, comunes e inertes a los
cuales el hombre ha
tenido un relativo fácil alcance para su
manipulación y explotación a lo largo del
desarrollo de la historia en su entorno particular, tiene un
limite taxativo al introducirnos en el mundo
<<nano>>, es claro que aunque los nanomateriales
proceden como materiales de fabricación, estos no
comparten las características de los materiales comunes en
el entorno del hombre, ya que
no son perceptibles por sus sistemas
corporales (a menos que este utilice instrumentos
especializados que permitan su percepción), y
además cada nanomaterial en si mismo, es un material
"inteligente" que posee propiedades químicas,
biológicas y físicas extraordinariamente diversas e
incomparables a las características químicas,
biológicas y físicas de los materiales "comunes" en
el entorno del hombre.
En esencia cada nanomaterial trasciende a la
condición particular de "inercia" de los materiales de
fabricación existentes, para constituirse en un material
dinámico y especial en cuanto a sus características
propias y a la incertidumbre que generan sus posibles
aplicaciones y las ventajas y amenazas que derivan de estas. Cada
nanomaterial obtenido por el hombre, a partir de su propio
"ingenio" en el presente y en un futuro, implica la
manipulación de los elementos esenciales de la vida misma
a una escala
inimaginable para algunos y particular a otros hoy en día.
La nuestra es una época donde se han abierto de par en par
las puertas del desarrollo a la luz de la
manipulación molecular, "donde la diferenciación
habitual entre natural y artificial no es firme, diseñamos
nuevas formas de vida de modo rutinario, y estamos alterando los
fundamentos de las propiedades de la materia y
nuestra relación con ella" (Yeadon, 2006).
De hecho esta cuestión nos aparta un poco de la
descripción histórica y nos
introduce en un análisis propio a las condiciones
particulares de desarrollo, investigación y
aplicación de la nanotecnología, tema que
más adelante será punto central de nuestro
razonamiento.
Reanudando la introducción descriptiva de la evolución histórica particular de lo
<<nano>>; en términos exiguos esta no dista de
la esencia misma de las tendencias, métodos y formas del
hombre de obtener provecho de los materiales comunes en su
entorno, pero si establece en el tiempo una
particularidad al mundo <<nano>> y a su coexistencia
a lo largo de más de 380 mil millones de años en
nuestro entorno particular, y que de acuerdo a los grandes
momentos de la organización humana ya caracterizados por
los historiadores con base en los nuevos materiales utilizados en
cada momento, hoy declararíamos la revolución
manifiesta del extenso amanecer de la <<era nano>> y
el progreso particular de la nanociencia.
Los albores propios de la nanociencia, apuntan a un
momento puntualmente incierto en el desarrollo histórico
del ser humano; momento en particular que se caracterizó
por la adopción
de un nivel insondable de conciencia y
comprensión del ser humano frente a su propio entorno, en
donde este reflexionó, reconoció y percibió
que cada fracción de materia de cada objeto que le
rodeaba, era un agregado de los denominados transitoriamente,
elementos esenciales. El interés por el estudio de
la materia a escalas esenciales más allá de lo que
permite percibir la visión humana, aunque incierto
puntualmente, con certeza muy antiguo; la historia registra
avances de esta noción desde el Siglo IV. A.C., con la
corriente atomista, encarnada por los filósofos presocráticos, desde
Parmenides y Meliso, pasando por Empédocles y
Anaxágoras llegando hasta la cúspide
teórica de aquella época con los aportes de
Leupocipo y Demócrito de Abdera, prominentes
atomistas, cuya interpretación de la realidad, esbozo la
posición y planteamientos más representativos de la
época antigua frente a la composición de toda la
materia inmersa en la propia realidad, precisando en su
composición a diminutos, indivisibles, imperceptibles e
imperecederos corpúsculos que se encuentran en constante
movimiento en
el vacío y que se diferencian entre sí, por su
forma, orden y posición, y que a su vez el orden, la forma
y la posición de estos corpúsculos, determinan las
propiedades físicas y químicas de los objetos que
conforman y las diferencias cualitativas elementales entre ellos
(Sánchez, 2003).
Bajo la concepción atomista, se conciben los
objetos como una gran colección de átomos
conglomerados, esta concepción precisa las cualidades
sensoriales atribuibles por el ser humano a los objetos
(calor,
frío, gusto y olor), a la interpretación de las
diferencias cuantitativas y cualitativas derivadas de los
conglomerados atómicos, es así como se presenta el
amplio planteamiento medular del materialismo
determinista, atribuido en parte a los atomistas. Este
planteamiento ratifica la concepción atomista y explica
todos los aspectos de la existencia, determinados de forma
rígida por leyes
físicas, en términos de número, forma y
tamaño de los átomos; este esbozo desarrollado en
gran parte por Demócrito, a partir de la construcción de sus predecesores atomistas
(Capelletti, 1979).
Esta gran aproximación empírica, hecha
desde el Siglo I.V., A.C., por los filósofos atomistas
encauzo el interés de la ciencia
"moderna", hacia lo que hoy nos atreveríamos afirmar se
instaura como la viga de la nanociencia, la teoría
cuántica. Aunque el aporte de tales aproximaciones
teóricas a la trayectoria misma de la ciencia
"moderna" y a la acumulación propia de conocimiento,
no es de ningún modo ignoto dentro de las ramas de la
misma, si se delimita claramente su mérito al aporte
científico, objetivo y formal, en términos de
ciencia experimental "probatoria", reduciendo el aporte de los
antiguos pensadores, a elementales construcciones
empíricas estructuradas a partir de especulaciones de la
propia realidad, sin prueba alguna en la practica
científica experimental formal "probatoria", es así
como Giraldo Gallo dogmatiza tales contribuciones
como:
..Ingeniosas opiniones útiles…para
fomentar un saludable y vigoroso debate
especulativo, por fuera de la ciencia experimental…la
razón es muy sencilla, no había forma de
experimentar en esa escala… es natural que las antiguas
civilizaciones se hubieran desarrollado prácticas
empíricas alrededor de múltiples sustancias que
condujeron a la acumulación gradual de conocimiento, en
ocasiones cercanos a la superstición y a la
hechicería.
Es preciso resaltar el hecho obvio a esta altura para el
lector, de que la mayoría de los avances teóricos y
tecnológicos en la historia del hombre se han desarrollado
indiscutiblemente, a partir de las expresiones más comunes
de la practica empírica: el ensayo y el
error; en este campo la nanociencia no es la excepción, ni
la novedad como lo demuestran las prácticas
empíricas que a través de la historia antigua han
establecido un esbozo estructural teórico para el
desarrollo de posteriores técnicas
de ensayo y error
en el mundo que existe a escala subatómica, atómica
y molecular. En este esbozo empírico estructural
teórico a las practicas que han encauzado a la ciencia
"moderna" y que han sido documentadas a la postre, como
"ingeniosas opiniones…cercanas a la superstición
y a la hechizaría" reiterando lo afirmado por Giraldo
Gallo, se destacan avances formales a través de la
consumación de los siglos, en el proceso de la
nanofabricación, substancialmente en la transición
de la época medieval entre el Siglo V y XIV D.C., se
destacan los procesos de
alfarería y manufactura
antigua de vitrales empotrados en las iglesias de la
época, y cuyo proceso de elaboración involucraba en
si, la esencia de la nanofabricación a partir de la
manipulación indirecta de las propiedades nanoescalares de
los materiales de fabricación, que a su vez alteraban las
propiedades macroescalares de los compuestos para el proceso de
elaboración final. En específico en los procesos de
fabricación se agregaban al vidrio,
pequeñas impurezas de óxidos metálicos que
afectaban el resultado final, optimizando las propiedades y
cualidades físicas y químicas intrínsecas de
cada material, en particular en el caso de los vitrales
modificando su resistencia,
apariencia y color que
asumían las piezas de vidrio. Citando otro ejemplo de los
procesos histórico-empíricos de fabricación
que implicaban en si la manipulación nanoescalar de la
materia; en el Museo Británico de Londres se guarda una
artesanía llamada "La copa de
Licurgo" (Siglo IV D.C) camafeo elaborado bajo
la técnica denominada cal-soda que contiene
nanoparticulas de plata y oro, y que
cambia su color de un tono verde azulado a un tono rojo profundo
al exponerla a la luz (Véase Imagen N° x).
(González, 2007) .
Figura N° 1. Copa de Licurgo. Compuesto de
vidrio con Nanopartículas metálicas vista con a)
luz transmitida y b) luz reflejada.
Fuente: GUTIÉRREZ WING,
Claudia. Las Nanopartículas pequeñas estructuras
con gran potencial. ¿Por qué el interés en
estos materiales? ¿Qué aplicaciones tienen? El ININ
Hoy. Disponible en la Internet: http://omega2.inin.mx/publicaciones/documentospdf/39%20NANOPARTICULAS.pdf
A través de la historia se desarrollaron muchas
otras técnicas de ensayo y error documentadas a la postre,
y como un ejemplo reconocidas en la historia bajo el nombre de
alquimia, o como cualquier otra corriente con ideas o
procedimientos ingeniosos de fabricación.
Aunque este hecho constituye un acercamiento
práctico en el proceso de la nanofabricación este
carece aun de sustento teórico-científico objetivo
apegado al riguroso método
científico particular al conocimiento estandarizado,
sistemático y organizado de la "ciencia moderna". No
obstante, la alquimia y los procesos empíricos de
fabricación, fueron unos de los principales precursores de
las ciencias
modernas, y muchas de las sustancias de la antigua alquimia y
muchos antiguos procesos de fabricación siguen "siendo
pilares fundamentales de las modernas industrias
química y
metalúrgica".
Abandonando desviaciones nimias e
introduciéndonos en un colosal salto en el tiempo a los
albores remanentes de la nanociencia, sobresale la obra de
él reconocido, Albert
Einstein (1905) quien empleó el concepto de
quantum (cuantos) de energía, introducido
por Max Planck (1900), para construir la primera obra de
aplicación de las ideas cuánticas y granulares a
los fenómenos de radiación
electromagnética y a los sistemas materiales, con su
respectiva validación teórico-experimental.
Einstein, en su obra considero a los cuantos de luz y granos
de materia, como una imagen incompleta y fragmentada de una
gran realidad de núcleos y de átomos (que
incluyen partículas más pequeñas como los
quarks y los leptones) que de acuerdo al orden, a la forma y
a la posición proceden como los componentes esenciales de
toda la materia normal y
"estable" de el universo
(Restrepo, 2000); esta ideología cardinal y primaria de su obra,
desencadenó una serie de movimientos científicos,
que lograron persuadir a prominentes científicos y a
jóvenes físicos a desarrollar posteriormente sus
contribuciones originales, ajustados a la bondad esencial del
estudio de las ideas cuánticas para explicar los
fenómenos que ocurren en el dominio de los átomos,
de sus núcleos y de las partículas elementales. De
las aplicaciones teóricas originales del estudio del
efecto fotoeléctrico, Einstein inició el
estudio del comportamiento
de los electrones en el interior del átomo y la
posibilidad de estimularlos para que emitiesen luz de una
determinada longitud de onda (1916). A partir de las ideas de
Einstein en 1958, Townes y Arthur Scholow idearon el primer
Láser
(de su acrónimo en idioma ingles Light Amplification by
Stimulated Emission of Radiation). Dos años
después Theodore Maiman (1960) creo el primer laser con
aplicaciones médicas que de inmediato despertó
grandes expectativas, particularmente por sus posibles
aplicaciones a la microcirugía oftálmica. Cabe
resaltar el hecho de que este grandioso avance es resultado
indirecto de procedimientos técnicos de estudio derivados
a la introducción del mundo <<nano>>, y solo
nos muestra un
pequeño esbozo del gran potencial oculto de las
inconmensurables aplicaciones derivadas de las
nanotecnologías.
Einstein llegó a suponer los posibles alcances a
que dieron lugar sus aportes, pero en absoluto imaginó que
con su obra abriría las puertas a otro universo mucho
más "grande", en proporción a los alcances
supuestos por el mismo; este universo, predicho varias
décadas después por el físico estadounidense
Richard Phillips Feynman (1959), quien en una conferencia en la
American Physical Society:
"Hay mucho lugar en el fondo"
auguraba una gran cantidad de nuevos descubrimientos
basados en su convencimiento de la manipulación, control y
fabricación de nuevos materiales en dimensiones
concebibles más allá de la escala atómica
(a lo que Drexler llamaría más adelante,
Rearranging the atoms), "no me hablen de
microdiapositivas, ni de filminas quiero saber de mover
átomos y formar configuraciones distintas con ellos,
escribir y crear con átomos". Feynman planteo
en su conferencia no solo la posibilidad de almacenar grandes
cantidades de información en espacios tan reducidos como
la cabeza de un alfiler, sino que también se anticipo en
su ideal a la gran eventualidad de crear sistemas
biológicos inteligentes a través de la
manipulación y control de los materiales a escalas
atómicas, imitando el comportamiento de la naturaleza,
enfocado más hacia el logro una substitución
técnica de los procesos naturales ostentando al ser
perfecto; sólo existía un inconveniente para la
época en que Feynman especuló sobre este
nuevo universo de posibilidades; no se tenía la idea ni
los elementos para concebirlo aún. Feynman en un
ambiente
propio a la obra Cryptonomicón vaticino,
imaginó y efectuó consideraciones sobre la
"nanotecnología",
15 años antes de que la propia palabra existiera, sobre
analogías directas hacia lo que el suponía como la
microtecnología; fue hasta el año de 1974,
cuando Norio Taniguchi, introdujera esta palabra al medio
científico, con su ponencia en la International
Conference of Production and Engineering, donde Taniguchi
presentó la nanotecnología como
"…aquella necesaria para poder fabricar
objetos o dispositivos con una precisión del orden de 1
nanómetro, es decir 10
–9 metros en
longitud".
Hubo que esperar varios años más para que
el progreso en el desarrollo de técnicas experimentales
rindiera sus frutos, y fue hasta la década de los
años 80’s, el 10 de agosto de 1982 con la
aparición de la Microscopía por Túnel de
Barrido (Scanning Tunneling Microscope, STM, 1981, patente
estadounidense Nº 4 343 993 asignada a IBM Enterprise)
introducida por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, que se hiciera
posible observar, "tomar y
mover" átomos individuales para construir
nuevos objetos a escala molecular, abriendo de este modo el campo
para el descubrimiento y desarrollo de nuevas técnicas
experimentales para la manipulación de la materia a escala
atómica, la caracterización de dominios
magnéticos a nivel atómico y la particular
nanolitografía. Posteriormente un paso importante en el
desarrollo de nuevas técnicas experimentales en la
nanomanipulación y nanofabricación de nuevos
materiales, fue dado por los científicos Robert F. Curl
Jr., Harold W. Kroto y Richard E. Smalley (1985), quienes
establecieron un hito en los procesos de investigación y
desarrollo al introducir uno de los primeros nanomateriales
reconocidos con propiedades extraordinarias las
"buckyballs", conocidas
también como Buckminsterfullereno o
C60.
Antes de culminar esta década marcada por el
notorio desarrollo en las técnicas experimentales para la
nano-manipulación, aparece el estadounidense Eric Drexler
el defensor más célebre de la teoría
de la fabricación molecular con su obra Engines of
creation: The Coming Era of Nanotechnology
(1986), donde concibió las posibilidades y
potencialidades de la manipulación, diseño y
fabricación a escala atómica y sus posibles
resultados a escala macromolecular como
"el tamaño de la promesa del
futuro", Drexler esbozo a manera divulgativa
varias nociones de la nanofabricación a través de
procesos de montaje exponencial de átomos y
moléculas controlados con precisión atómica,
en cuanto a muchas de las aplicaciones de la
nanotecnología y sus sistemas de fabricación
molecular, posteriormente desarrollados en su tesis doctoral
publicada en el año de 1992 "Nanosystems Molecular
Machinery Manufacturing and Computation", donde
Drexler precisa el enfoque de la tecnología que propugna,
hablando de la "nanotecnología molecular", para
distinguirla de otros posibles enfoques. (p. Ej. Sistemas de
producción y almacenamiento de
energía, ingeniería y dinámica macromolecular, sistemas de
almacenamiento y gestión
de la información, etc.) .
En sus obras Drexler se pronuncia también, sobre
sus profundos temores de que los productos
resultantes de la nanofabricación, lleguen a adquirir la
capacidad de
"self-replication" y
construir copias de sí mismos fuera de control, llevando a
nuestro mundo al desastre; fenómeno que él denomino
como "grey foo".
Drexler no solo estableció bases teóricas para la
investigación, desarrollo y aplicación de la
nanotecnología, sino que también incluyó al
emergente estudio de la nanotecnología, un esbozo
particular a él análisis de los riesgos y
precauciones de la promesa del futuro, "la nanotecnología"
y de las interacciones de la misma con la vida y la salud del ser
humano. Aunque en el transcurso final de esta década y
comienzos de la década de los 90’s el interés
particular de la comunidad
científica no centraba aún en las precauciones y
riesgos de la nanotecnología emergente.
El desarrollo de la historia demuestra que los esfuerzos
mundiales por aquella época, se centraron más en
buscar afanosamente adelantos en investigación enfocada
hacia la producción de innovadores desarrollos
incrementales en los diversos campos de aplicación de la
nanotecnología, tendencia que abrió paso a la
extensión de algunas compañías existentes a
la investigación en la nanotecnología (p. ej.
IBM, ABB Group), es así como uno de los primeros
avances más notorios, es logrado en 1989 por un grupo de
investigadores de IBM, quienes a partir de la manipulación
atómica con la microscopia por túnel de barrido
logran escribir con 35 átomos de xenón el nombre de
la compañía.
Posteriormente, en el año de 1991 Tsukuba Sumio
Lijima, desarrolló un hito establecido desde 1986 con las
buckyballs en los procesos de investigación y
desarrollo, Sumio introdujo los
"buckytubes"
también llamados nanotubos de carbón
obtenidos a partir de los métodos de descarga
eléctrica para sintetizar C60 y otros
fullerenos (NEC Laboratories Innovative Engine. Fundamental
Research), que al igual que sus antecesores prometen
revolucionar la ingeniería y los recursos
terapéuticos de los sistemas sanitarios actuales con
novedosas y esperanzadoras aplicaciones terapéuticas en
materia rehabilitación.
De acuerdo a los resultados de una
investigación llevada a cabo por un equipo de
científicos del Center for Nanoscale Science and
Engineering, Departments of Chemistry and Chemical &
Environmental Engineering, University of California (2005),
"…los huesos
artificiales y prótesis
creados a partir de nanotubos de carbono
suponen una mayor flexibilidad y fuerza,
además existe menos posibilidad de rechazo por su
carácter orgánico….
La década de los 90’s, además de
destacarse en la historia por el sin número de
contribuciones en el desarrollo tecnológico incremental de
la nanotecnología en cuanto a producción de
nanomateriales y nanodispositivos, se destaca también por
que en la transición de esta década a el nuevo
siglo, surgió una tendencia en respuesta al nuevo mercado de
posibilidades que abrió la nanotecnología, esta
tendencia caracterizada por el progresivo aumento de el
número de compañías dedicadas exclusivamente
a la manipulación y explotación de materiales a
nanoescala, abriendo un nuevo mercado en las inmensas maquinarias
macroeconómicas mundiales. De las pocas
compañías que surgieron a finales de la
década de los 80´s se estima, que hoy existen
aproximadamente cerca de 140 grandes compañías a
nivel mundial; entre las cuales se cuentan
compañías de renombre mundial que aplicaron
extensiones en sus procesos a la investigación y
desarrollo de la nanotecnología entre estas se cuentan,
ABB Group, Cambridge Display Technology, DuPont, ExxonMobil,
General Motors, IBM, Samsung Electronics, entre
otras.
A lo largo del siglo XX, ad portas del siglo XXI,
la manipulación y explotación de materiales a
nanoescala ha generado impactos innegables sobre procesos,
métodos, técnicas y procedimientos de las ramas del
saber humano y por ende sobre la vida humana. Una de ellas, la
salud humana, objeto de estudio de la presente monografía,
y que de acuerdo al exiguo desarrollo histórico evidente
de lo <<nano>>, ha experimentado un impacto directo,
sobre sus procesos, métodos, técnicas y
procedimientos; su mayor repercusión se ha producido
especialmente en el dominio de los procedimientos
diagnósticos y en la radical renovación de los
recursos terapéuticos. La mayoría de los nuevos
procesos, métodos, procedimientos y técnicas han
sido consecuencia de la aplicación directa o indirecta en
salud de desarrollos incrementales procedentes de los diversos
campos inmersos en el estudio de la nanociencia como, la
química, la física o la
ingeniería, categóricamente establecidos bajo el
sueño del dominio técnico de la vida y la muerte en el
afán de buscar la sustitución técnica de los
procesos naturales a través de las nuevas
nanotecnologías (Barona Vilar, 2004).
Es evidente que la gran cantidad de desarrollos
incrementales en el mundo <<nano>> y en sus
ámbitos específicos de investigación y
aplicación logrados a lo largo de la historia por un sin
numero de científicos "pioneros" entre los que se destacan
Drexler, Taniguchi, Sumio, Kroto, Smalley, etc., han
dispuesto que hoy en día, el término
nanotecnología sea con frecuencia aplicado a los numerosos
y múltiples productos que han sido creados alterando la
estructura
molecular de la materia (Yeadon, 2006), que en su desarrollo
cronológico son ya demasiado numerosos como para
detallarlos en esta introducción a la historia de lo
<<nano>>, por tal motivo se ha decido abordar los
nuevos productos nanotecnológicos que son aplicables a la
salud y a disciplinas relacionadas con la vida humana, en otro
apartado más adelante.
Capitulo I.
MARCO TEÓRICO
Percibido desde el punto de vista
semántico, seria muy fácil definir
nanociencia, siguiendo su estructura etimológica
se podría decir que nanociencia es la ciencia que
estudia y genera conocimiento en el mundo nano; aunque no
lo parezca, este término no es tan fácil de
definir.En la actualidad utilizar el termino
nano-ciencia, para referirse a un área del
conocimiento científico, se esta
rebatiendo mucho, existe la discusión
académica-epistemológica entorno a si se
puede denominar ciencia o no, al proceso por medio del
cual se genera el
conocimiento en la dimensión nano.Este debate se presenta desde el encuentro de
dos enfoques teóricos, uno que expone y postula la
producción del conocimiento en la dimensión
nano como una ciencia, y en contraposición la
perspectiva que plantea teóricamente el postulado
de la duda a llamar ciencia a la forma por medio de la
cual se genera el conocimiento en este campo.Para abordar este debate es necesario comprender
primero el significado y evolución que ha tenido
la concepción de producción del
conocimiento. Tradicionalmente han existido tres grandes
entidades del conocimiento: la ciencia, la
filosofía y la tecnología; la
filosofía se ha encargado de de la
formulación de problemas por medio de cuestionamientos,
la ciencia se ha presentado como el medio mediante el
cual se resuelven problemas y enigmas, y por parte de de
la tecnología, esta se ha adoptado como la forma
no discursiva y si instrumental como la ciencia
actúa u opera en el mundo y en la naturaleza. En
la actualidad esta clasificación de las entidades
del conocimiento, ya no se mantiene tan
rígidamente estructurada. La ciencia ha iniciado a
formular e identificar problemas, la filosofía ha
incursionado en la búsqueda de respuesta a los
enigmas, y la tecnología es la forma cada vez
más constante, por medio de la cual la investigación científica y
filosófica se lleva a cabo actualmente. Esta
notoria evolución en la concepción de
adquisición del conocimiento, ha dado lugar para
la aparición de una nueva perspectiva en cuanto al
desarrollo de conocimiento científico.La ciencia contemporánea, como resultado
de dicha evolución, pasó del discurso o
de la exposición de una
cosmovisión a ser una actividad conciente y
deliberada y que, además, se realiza en equipo
[…], los cuales poseen intereses y fortalezas tan
distintas como la teoría, la práctica, la
administración, lo que la actualidad se
refleja en la necesidad de una ciencia de establecer
perspectivas amplias con el fin de establecer referentes
y principios teóricos acordes al
contexto de un fenómeno.Una característica para agregar a la
ciencia es que esta "no es algo que se sepa, si no
algo que se hace, y la forma como se hace, y la forma
como se hace ciencia es a través de la
investigación". Esta
particularidad de la ciencia lleva a la explicitud de la
necesidad de un proceso de investigativo para la
consecución de un conocimiento, ya sea por medio
de una instigación básica, experimental o
local.La posición de los que abogan por llamar
nanociencia, como un nuevo ámbito del
conocimiento, se fundamenta en la estructuración
del conocimiento a partir de nuevos saberes,
métodos y herramientas, que desde la
investigación en la dimensión nanoescalar
se están produciendo y perfeccionando para el
mundo macro. Lo cual, según los defensores,
atribuiría las características necesarias
para ser reconocida como un campo científico con
entidad propia.Otro fundamento que se expone para defender la
investigación en el campo nano como ciencia, es
que ésta contribuye a la construcción de un
nuevo paradigma de las ciencias, donde,
además de describir, se transforma la naturaleza
desde tal espacio escalar; por esto hace tan
difícil la comprensión bajo los paradigmas clásicos de
clasificación en los en los que se cataloga la
ciencia.De acuerdo con estos fundamentos, quienes abogan
por la nanociencia, adoptan tal concepto como un
área emergente del conocimiento científico,
que se organiza e investiga para la comprensión de
los fenómenos y formas existentes en la
dimensión nano, la cual busca adquirir y fundar
metódicamente conocimiento nuevo en este sistema dimensional.Por otra parte, la posición desde los que
objetan la adopción del termino nanociencia para
el ámbito académico y científico, lo
hacen por medio de los cuestionamientos que se realizan
al proceso de investigación y a los fundamentos
que este utiliza para generar conocimiento en la
dimensión nano.El más fuerte argumento que se utiliza
para dudar de su conformación como ciencia, se
hace con respecto a los fundamentos y principios que
utilizan para su investigación y los que ofrecen
como resultados de sus investigaciones. Estos principios
y fundamentos poseen una circunstancia especial, por la
que se dificulta en parte su comprensión
epistemológica; esta situación hace
referencia a que la práctica de la
investigación nanoescalar se hace posible a
través de las interpretaciones que se hacen de la
mecánica cuántica, es
allí donde se pone en duda si se podría
llamar ciencia a una entidad del conocimiento que desde
una teoría (Teoría Cuántica de
campos), y como afirma Maldonado se estructura, solo
física desde mecanismos
mecánico-cuánticos, ocupada esencialmente
con problemas de ensamblaje, por medio del cual describe
y experimenta en "inmenso" e inexplorado campo nano, para
construir soluciones al universo macro.
Además, para que sea posible la
construcción de dichas soluciones, en el universo
nano, se acude a la combinación de varias
disciplinas científicas, dentro de estas se
incluyen los conocimientos de la Física, la
Química, la Biología, entre otras. Es por esto
que quienes contradicen a la nanociencia, como ciencia,
afirman que esta no sería, estrictamente, un nuevo
campo del conocimiento científico con entidad
propia, si no que se concebiría entonces como un
espacio de investigación, en donde por medio del
aporte multidisciplinar de las ciencias formales y
estructuradas, se adquieren nuevos conocimientos y
tecnologías en la escala dimensional
nano.Si bien, el debate en torno
a nanociencia tiene mucho elementos colaterales de
discusión, y traen consigo discusiones en torno a
un problema de semántica, epistemológico o
filosófico, también se debe tener en cuenta
que los conocimientos, junto con las tecnologías y
aplicaciones que se están generando por medio de
la investigaciones en este
"colosal" campo,
están resultando en cambios significativos en los
sistemas del universo macro. Esto indiscutiblemente,
genera un espacio para que las demás ciencias y
disciplinas que se encuentran estructuradas y reconocidas
formalmente, investiguen y aporten a esta nueva tendencia
del conocimiento, con el fin de realizar una
construcción desde lo especifico hacia lo integral
del conocimiento al servicio de la humanidad.- Nanociencia ¿Ciencia o no?
Etimológicamente la palabra nanociencia se
compone de dos partes, nano + ciencia;
nano proviene del latín
"nánnas", significa
enano; aplicándola como prefijo,
nano se relaciona a una escala longitudinal de
medida, donde la unidad de medición es el nanómetro, el
cual equivale a 0,000000001 metros, es decir una
millonésima parte de un milímetro; la segunda
parte, ciencia que proviene del latín
"scientĭa"
significa "conocimiento
verdadero", se relaciona con
la generación de conocimiento de manera estructurada
y metódica, conforme a lo establecido para una
entidad científica, y en este termino
específicamente, a la producción de
conocimiento a nivel nanoescalar. - Nanología. Es otro de los
términos que en el universo nano se están
empleando co; la palabra nanología se puede entender
por medio de la descomposición etimológica
que se le puede hacer a este vocablo, por un lado el
prefijo nano, el cual ya fue estudiado en este
trabajo
y por otro el complemento logia, que procede del
griego logos que significa "discurso
conectado"
Una de las definiciones que se establece en la
actualidad, aborda la nanología como un novedoso campo
transdisciplinario que se ocupa del estudio, en cuanto a la
investigación, desarrollo y aplicación del
conocimiento que se genera en el mundo <<nano>>,
dirigiendo el objeto de análisis hacia las
implicaciones éticas, ambientales,
sociopolíticas y culturales de todo tipo, que tienen
dichos avances en relación con las condiciones que
puedan vulnerar la vida del ser humano.Inherentemente de cual de la definiciones
anteriormente mencionadas se escoja para definir
nanología, es de destacar que entre éstas
existe un patrón de razonamiento similar, el cual se
enfoca en denotar la importancia de analizar para entender
los alcances que puede tener el estudio y manipulación
que se de en este campo dimensional, sopesando el impacto
positivo y/o negativo, que resulte de confrontar las
potenciales innovaciones vs. El riesgo que se
puede generar con el desarrollo de las mismas.Las entidades académicas y
científicas, que son las encargadas de generar nuevos
conocimientos para la posterior aplicación de
éstos a escala nano, deberían tener un rigor al
momento de investigar, ya que dichas aplicaciones,
resultarán en las innovaciones tecnológicas que
se pondrán en últimas al servicio de la
humanidad. Con la existencia tal rigor,
automáticamente se funda la apertura de un espacio
para el debate y reconsideración sobre el impacto
positivo y/o negativo que podría tener la
aplicación de una innovación nano, en cualquiera de las
esferas tácitas en el contexto del ser humano y que de
manera directa o indirecta influyen sobre su desarrollo y su
bienestar.En la actualidad, la tendencia disruptiva en las que
están inmersas las innovaciones científicas y
tecnológicas, y mas las que suceden a escala nano, en
general, asignan la característica de afanosa a la
forma en las que se realiza el proceso desde su
investigación hasta la puesta en aplicación;
esto se evidencia en que cada vez mas innovaciones
tecnológicas, no poseen sistemas, ni períodos
de prueba o evaluación adecuados que estén
dirigidos al entendimiento de los efectos positivos y/o
negativos que puedan resultar de su ejecución. Este
estudio del alcance e implicaciones que se producen desde el
campo nanoescalar para el entorno humano, se aborda desde el
conocimiento establecido de otras ciencias (Química,
Física, etc.) y las experiencias de la aplicabilidad
nano en la cotidianidad. Este escenario que surge de dicho
análisis resultante del impacto de la
manipulación a nivel nano generará sugerencias
y advertencias fundadas bajo el principio precautorio,
el cual se traduce, para el caso del mundo nano, en organizar
concepciones a razón de referentes teóricos
establecidos desde tranasdisciplinariedad de los cuales ya se
tienen evidencias
científicas, con el fin de generar la incertidumbre
sobre que tan positivo o negativo resulte la
aplicación de lo nano, en determinado campo que
influya en el entorno humano.Teniendo en cuenta las anteriores implicaciones,
surge la que podría denominarse una de las mayores
dificultades para ejecutar el análisis
nanológico, esta dificultad radica en el hecho que en
el momento que la viabilidad técnica y comercial de
una innovación se pone en manifiesto, el impacto se
hará axiomático en la medida que se manipule y
transcurra el tiempo de manipulación directa por parte
de los consumidores y de los innovadores de la nueva
tecnología.Como resultado de ello, las nuevas
tecnologías pueden afectar a la sociedad
en formas que no se tenían previstas por quienes
concibieron y/o generaron el conocimiento para una nueva
tecnología; es por esto lo que la nanología
toma fuerza en su postulado en la medida que el espacio de
estudio transdisciplinario que propone para el estudio
precautorio de repercusiones de la aplicación de la
tecnología nano en el mundo macro, abre la inquietud
hacia los diferentes campos disciplinares para que se
investigue y generen nuevas perspectivas sobre el estudio y
aplicación de elementos del gran mundo nano al
perceptible mundo macro que nos rodea.- NANOLOGÍA Y NANOCIENCIA
Etimológicamente la palabra
nanotecnología esta compuesta de dos partes: nano +
tecnología, nano, termino del cual ya se hizo
estudio en este trabajo, y tecnología, palabra que
procede del griego,
τεχνολογος,
y esta formada por tekne
(τεχνη,
"arte, técnica u oficio") y logos
(λογος,
"conjunto de saberes") o mejor entendido como "el estudio de
saber hacer las cosas o el conocimiento de los medios
para alcanzar ciertos fines"; en especifico para la palabra
nanotecnología, sería la aplicación
practica técnicas, instrumentos y métodos que
permiten la obtención de un resultado o producto a
escala nano.Es a partir del año de 1959 cuando el
físico Richard Feynman concibe la posibilidad de
desarrollar "pequeñas fábricas de
materiales", desde ese momento se realiza la primera
aproximación y se presentan los primeros indicios de
lo que después de un tiempo se reconocería como
nanotecnología; que años después se fue
reconocida como la construcción de estructuras a
niveles menores de un micrón (10-6 m),
específicamente esto sucede en el año 1974
cuando el ingeniero y profesor
de la Tokio Science University, Taniguchi
se establece lo que hoy en día se reconoce como la
esencia de lo que es la nanotecnología.En la construcción teórica actual, el
término nanotecnología es uno de los
conceptos mas complejos se utiliza con mayor frecuencia en el
universo nano, esto gracias al gran impacto y los aportes que
se esperan de ésta hacia la ciencia y a la
vida.Entre algunas conceptualizaciones se define
nanotecnología como el conjunto de técnicas que
se utilizan para manipular la materia a escala atómica
y molecular.Otra definición mas completa es la que funda
nanotecnología como la
manipulación de materia viva e inerte al nivel del
nanómetro (nm); Como los anteriores existen muchos
conceptos que intentan definir la nanotecnología, en
ultimas todos tienen una esencia, y es que en esta escala
(nanométrica) la física cuántica
desplaza a la física clásica y las propiedades
de los elementos cambian su carácter en formas nuevas
e impredecibles.Así mismo y por medio de la influencia
investigativa-económica que rodea a la
tecnología <<nano>>, se le ha asignado un
fin determinado el cual se encuentra dirigido al control
completo de la estructura física de la materia hasta
alcanzar el nivel atómico.Gracias a los avances conceptuales y desarrollos
incrementales que se han logrado hasta hoy en este
ámbito (nano), el termino nanotecnología se ha
enriquecido y descrito de una forma conceptual mas especifica
con la intención de determinar de forma clara el
carácter de aplicación de la tecnología
en el "colosal" campo de la escala nano; en términos
concretos y a fin de establecer con claridad el
término nanotecnología, y para el entendimiento
de sus aplicaciones, se adopta el concepto para este
documento, como la creación de materiales funcionales,
dispositivos y sistemas obtenidos a través de la
manipulación y control de la materia en la escala
nanómetrica (longitud de 1 a 100
nanómetros).Con la intención de delimitar de forma
especifica cada uno de los campos de aplicación
nanoescalar, se plantea una clasificación
particular a la nanotecnología, que la tipifica de
acuerdo al medio en el que se desarrolla y bajo el fin
particular de cada campo de aplicación.Seguidamente se describe específicamente
las tipificaciones para la nanotecnología y la
subdivisión que se establece en cada una de estas
categorías:Figura Nº 2. Clasificación de
la nanotecnología
Según las técnicas de
aplicación se reconoce una clasificación
que divide la nanotecnología en dos:
técnicas de arriba hacia abajo
(Top-down) y
técnicas de abajo hacia arriba (Bottom
up).En el caso de la aproximación al tipo de
nanotecnología Top-down, se trata de
diseñar y miniaturizar el tamaño de
estructuras para obtener a nanoescala sistemas
funcionales, algunas de sus aplicaciones se presentan de
forma clara en la producción de
nanoelectrónica (miniaturización de
sistemas electrónicos a escala nano).En lo que respecta a nanotecnología tipo
Bottom-up, esta se centra en la
construcción de estructuras y objetos más
grandes a partir de sus componentes atómicos y
moleculares; en la actualidad se emplea el termino
nanotecnología molecular para describir
este acercamiento de la nanotecnología; este tipo
de nanotecnología es acogida como el enfoque
principal de la nanotecnología ya que ha de
permitir que la materia pueda controlarse de manera
extremadamente precisa.Tanto la concepción top-down como
la bottom-up de la Nanotecnología,
interactúan y generan desarrollos similares, ya
que de una forma u otra se originan se originan y adoptan
elementos de Física y de la Química,
respectivamente. No obstante en cada uno de estos campos
de la nanotecnología existe un enfoque partidario
de la filosofía de ensamblar dispositivos a partir
de sus componentes, como en un gran juego
de construcción donde las piezas a ensamblar
serán átomos y moléculas.Por otra parte se puede clasificar la
nanotecnología según el ámbito de
aplicación, de esta forma se dividen como secas y
húmedas; esta clasificación se determina
según el medio en y para el cual se genera tal
aplicación, el medio puede ser acuoso
(nanotecnología húmeda) y el caso de la
ausencia de un entorno húmedo
(nanotecnología seca).La nanotecnología húmeda se puede
identificar claramente ya que el campo de
aplicación va dirigido desarrollo de sistemas
biológicos a escala nano, estas incluyen la
manipulación de material genético,
membranas, enzimas y toros componentes celulares, que
indiscutiblemente están inmersos en un medio
acuoso.Por parte de la nanotecnología seca, se
puede resaltar como característica su predominante
aplicación en el campo de la electrónica y todos aquellos
elementos nanoescalares cuya funcionalidad se vean
directamente alterados por la exposición a un
medio húmedo, se puede mencionar como ejemplo el
magnetismo, dispositivos ópticos y
desarrollo de materiales inorgánicos.- Tipos de Nanotecnología.
La especifidad que caracterizan los campos de
aplicación de la tecnología a escala nano
dependen directamente de las formas, procedimientos y
fines para los que se da la manipulación de la
materia en la escala nano.Estos materiales utilizados son llamados los
nanomateriales, los cuales pueden obtenerse del medio
ambiente con sus características naturales o
pueden ser generados de forma sintética a los
cuales se les atribuye características
especiales.Un nanomaterial es definido como,"aquel
material que posee unas características
estructurales que hace que al menos una de sus
dimensiones esté en el intervalo de 1-100
nanómetros (nm)." A su vez los nanomateriales
pueden ser subdivididos en nanopartículas,
nanocapas y nanocompuestos, esto dependiendo de la forma
de paliación que se le atribuya.En el caso de las nanopartículas se trata
de la más mínima expresión de la
representación de nanopartes de un elemento en
específico, por ejemplo nanopartículas de
plata, de hierro, de carbón etc. Hablando de
nanocapas, se habla de la utilización de la
materia a escala nano para la fabricación de capas
ya sea de nanopartículas o de nanocompuestos a fin
de realizar una tarea definida, por ejemplo, para
reforzar una nanoestructura, delimitar una estructura
biológica definida con nanocapas reactivas, etc.
En cuestión de los nanocompuestos se identifica
como la agregación o conglomerado de varias
unidades o elementos a escala nano que convergen en una
misma ordenación para conformar un sistema
estructurado, este se constituye según su
dimensión (uni-dimensional, bi-dimensional y
tri-dimensional), para participar como componente de la
construcción de una escala nano superior
según sea el caso.Dependiendo del nanomaterial que se manipule se
establece una relación directa sobre el campo de
aplicación al que estará dirigido la
nanotecnología, ye sea para la organización
de la materia en aplicación ingeniería,
biológica, química etc.La esencia de los nanomateriales es una
acercamiento a la construcción desde abajo hacia
arriba de las estructuras y efectos funcionales que
tengan estos sobre los productos finales, de forma en que
el desarrollo de materiales, de sus diseños y de
su ensamblaje se realice de forma controlada desde sus
nanocomponentes cargándolos de propiedades
completamente únicas gracias a su
fabricación nanométrica.- Materiales Inteligentes.
Como resultado de la manipulación y
desarrollo de nuevos nanomateriales la
nanotecnología ha podido incursionar en la
construcción de estructuras nanodimensionales
con características especiales y mejoradas,
comparadas en cuanto a las características de
los materiales que en la actualidad se utilizan, estas
características tan especiales las cuales
facilitan funciones e implementaciones en campos
nunca antes pensados dejan como obsoletos los
materiales ordinarios antes utilizados, por esto,
las cerámicas, metales, polímeros, materiales
compuestos, biomateriales, semiconductores, superconductores,
materiales magnéticos y catalizadores
están siendo remplazados y mejorados
nanotecnológicamente por los denominados
materiales
"inteligentes",
los cuales gracias a su "perfeccionamiento" y
construcción nano garantizarían un mejor
utilización y mayor rendimiento del producto o
proceso final.
- Materiales Inteligentes.
- Nanomateriales. La
nanotecnología con el fin de construir y aplicar
nanoestructuras funcionales para el mundo actual, establece
y desarrolla las materias primas con las cuales trabaja
para la obtención de su
propósito.
- NANOTECNOLOGÍA
El desarrollo de materiales "inteligentes" los
hará auto-replicantes, auto-reparables e, incluso, si es
necesario, auto-destructibles, reduciéndose con ello los
residuos y aumentando su eficiencia
[…] los materiales biomiméticos buscan replicar o
"mimetizar" los procesos y materiales biológicos, tanto
orgánicos como inorgánicos. En esta cita se
identifica claramente las proyecciones y expectativas que se
tienen con respecto a los materiales y estructuras generadas
desde la nanotecnología, todas estas indiscutiblemente
generarán un cambio
significativo en la concepción y construcción de
estructuras funcionales para la utilización
humana.
En la actualidad el desarrollo de nanomateriales, y
nanoestructuras genera un interés cada vez mayor, en
cuanto a las expectativas que giran entorno a estos y la
investigaciones que se adelantan en el desarrollo de nuevos
materiales y nanoestructuras; aun así en este documento se
presentan las estructuras nanodimensionales mas representativas,
las cuales son las mas estudiadas y de las cuales ya se esta
haciendo uso en la actualidad.
- Nanotubo de carbono
El nanotubo de carbono es una de las estructuras que hoy
por hoy se encuentra establecido como el mayor avance resultante
y de mayor aplicabilidad de la nanotecnología en la
actualidad.
Un nanotubo es un sistema formado
únicamente por carbono, donde la unidad básica es
un plano grafítico enrollado que forma un cilindro, estos
están constituidos por redes hexagonales de carbono
curvadas y cerradas, de esta forma se constituyen los tubos de
carbono nanométricos, esta estructura atribuye propiedades
especiales facilitan nuevas aplicaciones tecnológicas y
biomédicas.
El descubrimiento de los nanotubos de carbono se da en
1991 por el físico japonés Sumio Lijima, del
Laboratorio de
Investigaciones Fundamentales NEC en Tsukuba, Japón,
observando, usando un microscopio
electrónico, la existencia de moléculas tubulares
en el hollín formado a partir de una descarga de arco
usando grafito. Los nanotubos de carbono fueron
descubiertos y desarrollados colateralmente en la
investigación de Fullerenos por medio de la
vaporización de grafito; los fullerenos son
macromoléculas de carbono individuales que poseen
estructuras cerradas formadas por varias decenas de átomos
de carbono en su totalidad, fueron descubiertos accidentalmente
por los grupos de Smalley
y de Kroto en 1985, siendo galardonado su descubrimiento con el
premio Nobel de química en 1996; el intento de producir
fullerenos aleados con metales resultó en el
descubrimiento de los nanotubos, que fueron inicialmente
denominados Buckytubes, los nanotubos obtenidos de ese
proceso eran cilindros cerrados en los extremos por un casquete
esférico con la estructura de un fullereno; estos
nanotubos presentaban diferentes estructuras en función de
la orientación de los hexágonos del grafeno
respecto del eje del cilindro.
Hasta antes de 1985 se pensaba que solo habían
dos formas ordenadas de carbono elemental: el grafito y el
diamante (véase Imagen Nº 1). Con el descubrimiento
de los fullerenos y de los nanotubos se inicia una nueva era de
materiales y estructuras que han generado nuevos campos de
aplicación y han mejorado la aplicación de
tecnologías ya existentes.
Imagen Nº 1: Formas del carbono. (a)
Estructura del grafito cristalino, donde se observa las capas de
grafito 2D hexagonales. (b) Estructura cristalina del diamante,
donde se observa la estructura densamente empaquetada, la cual
provee de la dureza característica. (c) Estructura
cristalina del fullereno C60, donde se observan 12 anillos
pentagonales y 20 hexagonales. (d) Estructura cristalina del
nanotubo de carbono, donde se observa las semiestructuras de
fullerenos en sus extremos.
Fuente: ALCCA QUISPE, Fernando.
Estructura y síntesis de nanotubos de carbono.
<http://sisbib.unmsm.edu.pe/BibVirtual/monografias/Basic/alcca_qf/contenido.htm.>
[consulta: 20. Noviembre de 2007].
- Herramientas de la nanotecnología. La
investigación, las innovaciones y aplicaciones
nanotecnológicas deben su existir al desarrollo de
instrumentos que facilitaron la incursión
técnica en esta escala dimensional; la teoría
cuántica se pudo desarrollar e implementar a
profundidad gracias a las nuevas oportunidades que se abren
por medio de la invención e implementación de
"herramientas" que facilitan oportunidades caracterizar y
crear la materia desde la escala
nanométrica.
- Herramientas para la medición de
nanoestructuras. El primer acercamiento
"visible" a la nanotecnología se da por medio del
desarrollo del microscopio de efecto túnel
(Scanning Tunneling
Microscope, STM), el
cual surge hacia los años
80’s. Este tipo de microscopio opera situando una punta
sumamente afilada a una distancia de ≈ 1
nanómetro de la muestra a examinar. La
utilización de este microscopio ofrece una estabilidad
de observación, que puede mantener esta
distancia constante con una precisión de 0.001
nanómetros (nm). Para poder lograr esta
precisión el microscopio funciona midiendo la corriente
eléctrica, que por efecto túnel, circula a
través del vacío que deja la distancia entre
punta y muestra. La corriente túnel circula gracias a
que para distancias del tamaño de los átomos se
aplica la mecánica cuántica, y ésta
permite el flujo de corriente por efecto túnel, sin
que haya contacto entre punta y muestra. Respecto a los
microscopios ópticos y electrónicos, el STM se
distingue por no tener lentes, lo que elimina uno de los
problemas más difíciles y por el contrario la
brinda una estabilidad mecánica mucho más
estricta.
La incursión en la observación del
universo nanoescalar avanza por medio de construcción del
microscopio de fuerzas atómicas (Atomic Force
Microscopy, AFM). En este caso se mide la fuerza entre la
punta y la muestra cuando éstas están muy cerca,
aproximadamente de 1 a 4 nanómetros, para lo que la punta
está sujeta a un
"cantiléver"
cuya constante de fuerza es de ≈ 1 N/m o sea muy
baja, pero al mismo tiempo es suficientemente rígido como
para que su frecuencia propia sea de ≈ 50 kHz. Con ello se
pueden medir fuerzas muy bajas como 100 piconewton
(pN).
Capítulo II.
NANOTECNOLOGÍA, VIDA HUMANA Y LOS DETERMINANTES EN
SALUD
Las nuevas aplicaciones que desde la escala nano
aparecen con el objetivo "mejorar" la vida humana utilizando como
medio los diferentes sectores productivos de la industria
mundial; resultando en una notable interacción indeleble entre la
aplicación de una tecnología nano y el probable
impacto (positivo y/o negativo) que ésta podría
generar sobre los determinantes que condicionan el estado y
desarrollo de la vida de la personas (medio ambiente,
socioeconómico, político etc.). Dichas
interacciones (nanotecnología y determinantes de la vida
humana) traen consigo, en gran medida, un fuerte componente de
incertidumbre, el cual es generado por el corto y afanoso periodo
de transición desde la concepción
hasta la fabricación industrial y a la comercialización de dichas
aplicaciones.
Hoy por hoy las nuevas aplicaciones tecnológicas
propuestas desde el mundo nano hacia la producción
industrial a nivel mundial, se deben entender como un elemento
determínate que influye en la configuración y
desarrollo de la dinámica, social, medioambiental
político y económico de las personas; estas
dinámicas a su vez condicionan de manera directa o
indirecta factores exógenos que se estructuran la
dinámica sinérgica entre la vida de las personas y
el entorno que las rodea.
Por esta razón se hace trascendental realizar
investigaciones entorno a las tendencias en desarrollo
nanotecnológico para la vida humana. Éste estudio
abre las puertas un análisis a realizar desde el principio
precautorio y teniendo en cuenta los determinantes que
condicionan la vida, acerca del posible impacto a corto y largo
plazo, ya sea positivo o negativo, que tengan dichas innovaciones
nanotecnológicas sobre la vida de la población y propone el uso racional y
precavido de las aplicaciones tecnológicas que emergen del
mundo nano, donde se tengan en cuenta todas la implicaciones que
podría tener una nanoaplicación tecnológica
sobre los determinantes de la vida y su entorno en la escala
macro, siempre abogando y ubicando la vida de las personas como
objetivo fundamental del ser de las tecnologías. De este
modo damos inicio al abordaje de los determinantes que influyen
sobre la salud y la vida humana.
El medio ambiente como uno de los macrodeterminantes
de la salud y la vida humana y que en la actualidad sufre el
impacto que tiene la aplicación de la
nanotecnología, surge como uno de los principales
temas de interés en el cuidado de la salud humana en
el universo nanológico, la principal incertidumbre se
genera entorno a las capacidad que tiene la materia y los
materiales de adquirir propiedades nuevas y sorprendentes;
las posibilidades de poder haber cambios a escala
nanométrica en la elasticidad, la fuerza y el color de una
sustancia, su tolerancia a
la temperatura y la presión y su capacidad para conducir
electricidad
generan interrogantes profundas acerca de lo perjudicial que
puede traer implícito dicha sustancia para el medio
ambiente al estar en interacción con
él.Visto así, conocer las características
de una sustancia en grandes cantidades no dice nada acerca de
sus propiedades a nanoescala, lo que resulta en la idea que
todas las características de los nanomateriales,
incluyendo las características peligrosas, deben ser
investigadas de nuevo mediante el experimento directo en
relación al medio ambiente. En referencia a este tipo
de investigaciones se hacen llamados de alerta con respecto a
los efectos desconocidos de las nanopartículas sobre
el medio ambiente y por consiguiente en la salud humana,
además de la justificación de que se realiza
para resaltar la importancia de la realización de
estudios ecotoxicológicos a la par con la
investigación y el desarrollo nanotecnológico.
Estas postulaciones no han tenido mucha acogida por las
multinacionales y grandes industrias, que a nivel mundial son
las que encargan de invertir en la investigación e
implementación de la nanotecnología. A esto se
le puede sumar la evidente falta de regulación para la
fabricación y uso de nanopartículas en la
mayoría de los países, por lo que la industria
no ha desarrollado protocolos
estándar para manipular las nanopartículas de
manera segura para el medio ambiente durante su
fabricación, uso o desecho.Estas tendencias mundiales afectan directa o
indirectamente la salud de las personas, teniendo en cuanta
que casi una cuarta parte de las enfermedades
se debe a la exposición a agentes medioambientales;
los cambios provocados por el hombre en el medio ambiente, en
este caso provocado por medio de la manipulación de la
materia nivel nano, estarían atentando de manera
inimaginable sobre la salud y la vida de las personas. Los
efectos de las nanopartículas sobre el ambiente y la
salud humana no han sido evaluados y son desconocidos en su
gran mayoría, es decir que las aplicaciones de la
nanotecnología podrían tener numerosos impactos
positivos sobre el medio ambiente apoyando así al
desarrollo
sostenible, y aunque es importante apoyar los beneficios
potenciales de las nanotecnologías, es necesario
también que se demuestre su inocuidad, sin pasar por
alto sus posibles efectos negativos sobre medio ambiente y
ser humano.Hablar a profundidad de la totalidad y
características especificas de las
nanopartículas existentes resultaría
extenso y no corresponde al objeto de estudio de este
trabajo, aun así para comprender y analizar esta
temática se necesitan abordar algunos conceptos
básicos que corresponden a las generalidades de
las nanopartículas que utilizan en los diferentes
campos de la nanotecnología, por esta razón
se abordaran las características generales y la
clasificación que se plantea para las
nanopartículas.Las nanopartículas son consideradas como
materiales con un tamaño de grano del orden de los
nanómetros, cuyo aislamiento espacial es menor a
los 100 nanómetros (nm), estos tipos de materiales
poseen propiedades mecánicas y químicas muy
distintas en comparación con materiales de
tamaño de grano micrométrico de la misma
composición. Las nanopartículas poseen una
clasificación, la cual las tipifica según
la forma en que se producen, según esta existen
tres tipos de nanopartículas:• Naturales:
Producidas como resultado de procesos naturales en
el medio ambiente, por ejemplo: las minúsculas
partículas generadas por las erupciones
volcánicas.• Incidentales: Las que se pueden
encontrar en el medio ambiente producto de procesos
diferente a la producción de las mismas, por
ejemplo: las emisiones de la combustión de los
motores• Ingenieriles: Son las fabricadas
con un propósito técnico, (también
llamadas técnicas).Estas últimas son las que mayor
investigación demandan, ya que sus
características pueden resultar en efectos
diferentes y/o no contemplados en su concepción y
producción. Las nanopartículas
técnicas se suelen crear mediante la
reducción de materiales de uso común (por
ejemplo, carbono, óxidos de metales y metales
preciosos) de grandes partículas a pequeñas
y otras se construyen átomo por átomo para
crear compuestos completamente nuevos que no tienen
similitud con las mismas sustancias de mayor
tamaño. Algunas son "fijas" (incrustadas en los
materiales); otras son "libres" y podrían
liberarse fácilmente al medio ambiente.Además de la anterior
clasificación las nanopartículas pueden
dividirse en solubles e insolubles; éstas
últimas tienen el mayor potencial
toxicológico cuando se liberan en el medio
ambiente, debido a su insolubilidad dificultan o
restringen totalmente el proceso de biodegradación
de dicha partícula en el medio ambiente, lo cual
podría resultaría en la acumulación
de las nanopartículas insolubles en el medio
ambiente, trayendo consigo con sus respectivas posibles
consecuencias sobre el medioambiente y por consiguiente
sobre la salud del ser humano el cual se encuentra en
directa relación los elementos de que conforman a
éste (agua,
aire,
suelo).Gracias a la nanotecnología y por medio
de la investigación que esta realiza, se generan
nuevos materiales con características
únicas, que combinan las ventajas de las
nanopartículas inorgánicas (dureza e
higroscopicidad) y las partículas de
polímeros orgánicos (elasticidad e
impermeabilidad). Esta fusión y diversidad de
características atribuidas a las
nanopartículas, combinada con la
nanotecnología aplicada a los diferentes campos de
producción industrial y la interacción de
éstos dos con el medio ambiente, dan como
resultado situaciones que podrían traer un
beneficio y/o riesgo potencial para el medio ambiente, el
ser humano y el ecosistema del planeta. Estas situaciones
favorecedoras y de peligro del medio ambiente se generan
por la aplicación de nuevas tecnologías y
avances que desde el mundo nano repercuten a nivel
macro.- Nanopartículas y medioambiente. El
principal objeto de investigación en
nanotecnología y medio ambiente son las
nanopartículas; se estudian los beneficios que estas
tendrán para el saneamiento del medio ambiente y
contribución para un desarrollo sostenible;
así como paralelamente se indagan los efectos que
resulten la reactividad que podrían tener las
nanopartículas sobre las plantas,
los animales,
los microorganismos y los ecosistemas.
- DETERMINANTE MEDIO AMBIENTAL Y
NANOTECNOLOGIA
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