FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN

LA NANOTECNOLOGÍA EN LATINOAMÉRICA Y ELMUNDO

Autor: Billy Alberth Deza Hurtado

Curso: Metodología del Trabajo IntelectualProfesor: Gerardo Raúl Chunga Chinguel

Semestre Lectivo: 2014­0

Chiclayo ­ PerúFebrero, 2014

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DEDICATORIA

A mis amados padres: Dency y Albertoy a mis hermanos: Luiggi y Steffy.

AGRADECIMIENTO

A Jehová por cuidarme y guiarme.A mis padres por ser siempre estar a mi lado.

A nuestro docente Gerardo Chunga por toda la paciencia para enseñarnos y gracias a él haberterminado esta monografía.

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RESUMEN

Nanotecnología es la ciencia que revolucionó a las industrias. La nanociencia es la ciencia que se encarga de estudiar todo aquello que tiene un tamaño bajo la millonésima parte de un milímetro, esto quiere decir que los científicos están investigando nuevas formas de crear máquinas y ampliar el mundo de la tecnología, crear cosas como máquinas, ordenadores chips, todo en tamaño nano. La medida más pequeña de la nanotecnología es el angstrom que equivale a un 0,1 nanómetro. En la historia la nanociencia ha evolucionado desde hace 42 años en la universidad de tecnología de California, cuando Richard Feynman dió su conferencia que dió el inicio de la nanotecnología, luego el antecedente más inmediato se dió al inventar el transistor en 1948 llevado a cabo por Bardeen, Brattain y Shockley. El gran impulso de la nanotecnología llegó con el descubrimiento del microscopio de efecto túnel, que permite visualizar los átomos como entidades independientes.

En efecto cuando la nanotecnología evolucione esta llegará a ser tan útil que se podrá usar tanto en aspecto de crear nuevos satélites y ordenadores, tanto en el aspecto de la medicina pero esto sería tan difícil de controlar que pondría en peligro la vida y la subsistencia del ser humano y la vegetación que lo rodea. Se han creado varios nanobots tales como nanobombas, fago T4, nanomotores, nanotransportadores, nanolaboratorios, etc. Desde que existe la tecnología micro se han buscado nuevos proyectos llegando así a lo nano que tiene miles de aplicaciones distintas. Adentrándose en el aspecto de la medicina, usando así los nanos para investigar el cuerpo y detectar males cuando recién se empiezan a formar. En el futuro se espera llegar al nivel celular ya que esto facilita la investigación y sería aún más pequeño de lo que es llegando así a tamaños que ni siquiera imaginamos incluso que estos robots piensen solos. Este futuro prometedor no está muy lejos pero hay que avanzar con cuidado.

Finalmente la conclusión que llego es que la nanotecnología en el futuro será parte de muchas cosas de crear y transformar cosas ya que con el tiempo la tecnología fue increpando e implementando en nuevos avances lo cual nos ha dado nuevos aportes médicos, sociales, económicos o solamente de lujos pero quien sabe mas adelante sea imprescindible en el ser humano.

TABLA DE CONTENIDOS

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ContenidoLA NANOTECNOLOGÍA EN LATINOAMÉRICA Y EL MUNDO.. 1DEDICATORIA.. 2AGRADECIMIENTO.. 2RESUMEN.. 3TABLA DE CONTENIDOS.. 4INTRODUCCIÓN.. 5CAPÍTULO I: NOCIONES FUNDAMENTALES. 61.1. DEFINICIÓN.. 61.2. HISTORIA.. 61.3. SIGNIFICADO DE LA PALABRA"NANO" 71.4. IMPACTO SOCIAL DE LA NANOTECNOLOGÍA.. 81.5. REALIDAD IMITANDO LA FICCIÓN: 111.6. NANOTECNOLOGÍA Y LOS ENCLAVES DEL CONOCIMIENTO EN LATINOAMÉRICA. 11CAPÍTULO II: TIPOS DE NANOTECNOLOGÍA: 172.1. NANOTECNOLOGÍA DE ARRIBA HACIA ABAJO: 182.2.NANOTECNOLOGÍA DE ABAJO A ARRIBA.. 192. 3. NANOTECNOLOGÍA HÚMEDA.. 202. 4. NANOTECNOLOGÍA SECA.. 202.5. NANOTECNOLOGÍA SECA Y HÚMEDA.. 202.6. NANOTECNOLOGÍA COMPUTACIONAL. 20CAPÍTULO III: AVANCES DE LA NANOTECNOLOGÍA. 213.1. NANODIAMANTES.. 213.2. NANOTUBOS DE CARBONO.. 213.3. NANOMEDICINA.. 233.4 NANOTECNOLOGÍA BASADA EN EL ADN.. 25CONCLUSIONES.. 28REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.. 29

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INTRODUCCIÓN

La sociedad desconoce lo que puede hacer realmente con este tipo de tecnología y de su uso para que pueda convertirse en conocimiento útil, conocimiento aplicable en una realidad concreta. En este tipo de sociedad, una innovación importante que se resalta es el uso de y más aún resulta ser novedoso en concentrar todo ese trabajo en un Repositorio de Objetos de Aprendizaje (conocido con las siglas ROA).

La interrogante que se desarrollará en esta Monografía es: ¿Cuáles es la necesidad que la nanotecnología está actualmente usado por todos?, para lo que surgen los siguiente objetivos: proporcionar información significativa acerca de la importancia e implicaciones educativas que nos permiten llevar a cabo los ROA y describir porque es necesario considerar estándares de calidad en la elaboración de Objetos de Aprendizaje (OA) para que así puedan ser aplicados en Instituciones Educativas del Departamento de Lambayeque.

Para dar respuesta a dichos objetivos es que la Monografía ha sido estructurada en tres capítulos. El primero queremos dar a entender breves definiciones sobre la nanotecnología, el segundo los diferentes tipos de nanotecnología en la actualidad y el tercero de qué manera avanza la nanotecnología en el mundo.

El primero da a conocer todo lo relacionado con definición de nanotecnología, significado, el impacto en la actualidad, su realidad y que esta pasando en Latinoamérica con respecto a la nanotecnología. El segundo capítulo nos da a conocer conocimiento de los tipos de nanotecnología; y finalmente en el tercer capítulo los avances que tiene la nanotecnología.

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CAPÍTULO I: NOCIONES FUNDAMENTALES.

1.1. DEFINICIÓN1

La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala, esto es una medida extremadamente pequeña "nano" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos.

En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas.La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas.

Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas. De manera general, se podría definir nanotecnología como la fabricación de materiales, estructuras, dispositivos y sistemas funcionales a través del control y ensamblado de la materia a la escala del nanómetro (de 0.1 a 100 nanómetros, del átomo hasta por debajo de la célula).

1.2. HISTORIA2

El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman, ganador del premio Nobel de Física (1965), Richard Feynman fue el primero en hacer referencia a las posibilidades de la nanociencia y la nanotecnología en el célebre discurso que dio en el Caltech (Instituto Tecnológico de California) el 29 de diciembre de 1959 titulado En el fondo hay espacio de sobra (There's Plenty of Room at the Bottom).Con la disertación de este estadounidense se establecieron las bases de un nuevo campo científico, considerado por la comunidad científica internacional como uno de los más "innovadores y ambiciosos" proyectos de la Ciencia Moderna: la Nanotecnología (término acuñado en 1974 por el japonés Taniguchi Norio.En Feynman encontramos al germen de la idea del ensamblador, un concepto elaborado después por

1Guery Calle Kantuta. “Revista de Información, Tecnología y Sociedad ­NANOTECNOLOGÍAA CONCEPTOS GENERALES”,noviembre de2010.http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S1997­40442010000200002&script=sci_arttext&tlng=es.2 Guery Calle Kantuta. “Revista de Información, Tecnología y Sociedad ­NANOTECNOLOGÍAA CONCEPTOS GENERALES”,noviembre de2010.http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S1997­40442010000200002&script=sci_arttext&tlng=es.

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Eric Drexler. El ensamblador es una máquina ensambladura universal a nano escala, capaz no sólo de confeccionar los materiales nano­estructurados, sino también de hacer copias de sí mismo así como también otras máquinas. El primer ensamblador sería construido laboriosamente átomo por átomo, pero una vez que estuviera en marcha los números evidentemente aumentarían exponencialmente, y cuando un gran número se hará disponible, la capacidad universal de manufactura, y la nano­era, verdaderamente habrá llegado.

1.3. SIGNIFICADO DE LA PALABRA"NANO"3

Nano es un prefijo proveniente del vocablo griego "nannos" que significa diminuto, enano, pequeño. Este prefijo se utiliza en el sistema internacional (S.I.) de unidades para indicar un factor de 10"9 (es decir, multiplicar algo por 0.000000001, o la mil millonésima parte de algo). Así podríamos decir que nanociencia es la ciencia que puede realizarse con objetos de tamaño "mil­millonesimométrico" (o mejor nanométrico). Por tanto, un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro, una longitud 80000 veces más pequeña que el diámetro de un cabello humano, así como ofrecer datos sobre algunas dimensiones:

Acaro (100.000 nm) Eritrocito (10.000 nm) Bacteria (1.000 nm) Herpes virus (100 nm) Polio virus (10 nm) Hebra de ADN Nanotubo de carbono (1 nm) Átomo de hidrógeno (0,1 nm)

Por lo tanto, el tamaño sí importa, y mucho, ya que la Nanoteenología trabaja a nano escala, átomo por átomo o molécula por molécula, es decir, a la misma escala a la que trabaja la Naturaleza, lo que permite a los científicos atrapar y situar átomos y moléculas en posiciones determinadas y fabricar artefactos (estrategia Bottom­Up o "de abajo a arriba") con una precisión de unos pocos átomos (aproximadamente, 1 nm equivale a 10 átomos de hidrógeno en línea). De este modo, los científicos pueden adentrarse en el nanomundo y descubrir fenómenos y propiedades de la materia hasta ahora desconocidos, que permiten el desarrollo de numerosas nano aplicaciones que pueden resultar de una extraordinaria importancia. En este sentido, entre los campos de aplicación de la Nanotecnología se incluyen los siguientes: exploración espacial (nanotubos de carbono para cables y estudios cartográficos, robots, naves y

3 Guery Calle Kantuta. “Revista de Información, Tecnología y Sociedad ­NANOTECNOLOGÍAA CONCEPTOS GENERALES”,noviembre de2010.http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S1997­40442010000200002&script=sci_arttext&tlng=es.

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ascensores espaciales, tejidos autorreparables, etc.), tecnologías de la comunicación e informática (sistemas de almacenamiento de datos de muy alta densidad de registro, nuevas tecnologías de visualización a base de plásticos flexibles, semiconductores, nanochips, computadoras casi invisibles, computación cuántica, etc.), sector energético (mejora del almacenamiento y producción de energía, desarrollo de energías alternativas y limpias, energía del hidrógeno, pilas de combustible, dispositivos de ahorro energético, etc.), medicina y farmacia (técnicas de diagnóstico, detección y análisis basadas en nanochips, nanosistemas para la administración localizada y gradual de fármacos o vacunas, nanotubos de carbono y otros dispositivos para luchar contra el cáncer, diseño y desarrollo de nuevos fármacos, eliminación de microorganismos patógenos, desarrollo de células artificiales, mejora en la compatibilidad de implantes, desarrollo de nano materiales para la ingeniería tisular y la terapia génica y celular, instrumental de mayor precisión, corrección de déficits auditivos y visuales, etc.), medioambiente (desarrollo de energías, materiales y procesos no contaminantes, depuración y desalinización del agua, prevención de la erosión del suelo, reducción de la extracción de minerales, detoxificación de los suelos, detección de gases tóxicos, etc.), industria textil (tejidos "inteligentes", autolimpiables, antiolores, antimanchas, reguladores de su temperatura, ignífugos y que cambian de color, eliminación de contaminantes o alérgenos, etc.), construcción y arquitectura (nanomateriales más ligeros y resistentes, pinturas especiales, vidrios que repelen la humedad, el polvo y la suciedad, hormigones "inteligentes", materiales autorreparables, superficies antihumedad y antipintadas, etc.), agricultura (mejora de la producción, agricultura de precisión, "Nanotecnología verde", plaguicidas, herbicidas, invernaderos, reducción del empleo de agua, suelo, fertilizantes y fitosanitarios, detección de niveles de agua, nitrógeno, plagas, polen y agroquímicos, etc.), ganadería (nanochips para la identificación animal, nanopartículas para la administración de fármacos o vacunas, detección de enfermedades mediante nanosistemas, etc.), electrónica (semiconductores, cables cuánticos, circuitos con nanotubos de carbono, etc.), cosmética (cremas solares, maquillajes, cremas antiarrugas, etc.), industria militar, industria automovilística, seguridad personal y vial, higiene y Salud Pública, deportes, espionaje, reducción de la brecha digital, etc.

1.4. IMPACTO SOCIAL DE LA NANOTECNOLOGÍA4

4 Jose Luis Rodriguez Lopez, Guadalupe Mendoza Uribe. “La nanociencia y la nanotecnología: unarevolución en curso”. Perfiles Latinoamericanos 29, junio de 2007.

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En el siglo XXI las nanotecnologías tendrán un fuerte impacto en la vida humana, al menos tan importante como el que tuvieron en el siglo XX los antibióticos, los circuitos integrados, la microelectrónica y los polímeros hechos por el hombre. Como ya existen algunas aplicaciones de las nanotecnologías es necesario evaluar el impacto que tendrán en la sociedad.

Puesto que en la nanotecnología convergen varias disciplinas, como ya se expuso, es previsible que su efecto se percibe en muchos y variados campos, desde la ciencia de materiales hasta la electrónica, desde la computación hasta la medicina.

En la ciencia de los materiales habrá uno de los mayores impactos debido a que son indispensables para fabricar objetos útiles en la vida humana que siempre han tenido un alto valor social y económico, de lo que son ejemplos el acero y los plásticos. Las propiedades de los materiales nanoestructurados están determinadas por su estructura a escalas micro y nanométrica, por lo que una de las claves para desarrollar materiales de nueva generación es la habilidad de controlar su estructura a escalas cada vez más pequeñas.

La importancia de las nanotecnologías en este campo se da fundamentalmente por dos aspectos:

­ Porque permite modificar radicalmente las propiedades de los materiales conocidos e incluso crear otros nuevos.­ Porque hace posible maquilar con extrema precisión ciertos materiales.Las causas de que las propiedades de los nanomateriales difieren de las de otros son el incremento del área superficial y los efectos cuánticos.Los metales nanoestructurados ofrecen una resistencia mecánica cuatro o cinco veces mayor que los metales “normales”. Actualmente ya se utilizan algunos materialesnanoestructurados en cosméticos, arcillas, recubrimientos, pinturas y herramientas de corte. Otra aplicación que también se investiga es la del nanocatalizador que ya se usa ampliamente en las industrias química, petroquímica, farmacéutica, etc.Los procesos de catálisis, en particular, están fuertemente favorecidos por las nanotecnologías, por ejemplo:

­ El diseño molecular y síntesis de materiales catalíticos nanoporosos.­ El diseño molecular y síntesis de nanofases activas en reacciones de interés para los procesos catalíticos de refinación, petroquímica y control ambiental.

Los novedosos sistemas catalíticos para elaborar productos de química fina. Los catalizadores nanoestructurados obtienen mayor reactividad (actividad química) que los normales, además, si se fabrican con materiales nanoestructurados, se les puede conferir propiedades catalíticas. Se prevé que en los próximos cinco años estén presentes también en celdas de combustible,

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baterías, aditivos para combustibles y amplio espectro de aplicaciones en el ramo de los catalizadores. Los convertidores catalíticos de tres vías de los automóviles modernos constan de un catalizador de oxidación y otro de reducción; el de reducción está hecho de rodio y platino, mientras que el de oxidación está compuesto de platino y paladio. Hoy en día se investiga los agregados atómicos de estos metales y en algunos años más podrían utilizarse ya catalizadores nanoestructurados.

A mediano plazo (digamos 10 años) se pueden desarrollar aplicaciones en lubricantes, implantes y en la purificación de agua. Asimismo, se podrán lograr nuevos materiales poliméricos y cerámicas livianas de alta resistencia, recubrimientos superficiales de cojinetes y otras partes móviles sometidas a desgaste en los automóviles, pinturas a base de nanopartículas, etc. Las aplicaciones son múltiples y variadas.

De igual modo, en los campos de la electrónica, la optoelectrónica y las tecnologías de la información y comunicaciones las nanotecnologías comienzan a jugar un papel en la fabricación de chips para computadora y en dispositivos para almacenamiento de datos. En el futuro próximo también habrá microprocesadores nanoestructurados, sistemas de comunicación en bandas diez veces más anchas que las actuales, sistemas de almacenamiento informativo con dimensiones cada vez más reducidas y capacidades mil veces superiores; también se vislumbran aplicaciones en sistemas integrados de nanosensores.

En cuanto a la medicina, el diagnóstico de enfermedades y el suministro de fármacos se investigan intensamente. Dado que en estas áreas es indispensable realizar exámenes y procedimientos de validación rigurosos, el avance no será evidente hasta dentro de 10 años aproximadamente; se puede prever que para entonces habrá algunas aplicaciones como el uso de proteínas, adn y biopolímeros en biosensores. Actualmente está en fase de experimentación el uso de nanopartículas para curar enfermedades genéticas como la fibrosis cística. Y en la misma situación se encuentran las nanopartículas magnéticas que permitirían posicionar fármacos en sitios específicos mediante sistemas de campos magnéticos externos. Recientemente en Alemania se experimenta comercialmente un dispositivo a escala nanométrica que realiza análisis clínicos que utilizan cantidades de muestra muy pequeñas y que suministra resultados en breve tiempo. Este lab on a chip, como es conocido, se está construyendo en escala micrométrica.

Las nanotecnologías también pueden ayudar a resolver problemas de contaminación y uso de fuentes de energía. Las soluciones que ofrecen pueden alinearse en dos direcciones:

a) Mejor aprovechamiento de las fuentes de energía renovables.b) Reducción del consumo de energía y de los efectos sobre el ambiente en los procesos industriales o de transporte, entre otros.

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Figura 1: Lab on a chip

A corto y mediano plazo se espera aprovechar ya películas nanoestructuradas en los sistemas de conversión de la energía solar, campo que asimismo se beneficiará de manera indirecta pues las nanotecnologías permitirán fabricar mejores materiales aislantes, más livianos y con mucha más resistencia.

La aplicación de las nanotecnologías llegará también al sector agrícola. A nivel mundial todas las empresas que dominan el negocio de los transgénicos están invirtiendo en nanotecnologías, empresas como Pfizer promueven la creación de nanocápsulas de liberación lenta que se usarán en agentes biológicos, por ejemplo, como fármacos, insecticidas, fungicidas, plaguicidas, herbicidas y fertilizan

1.5. REALIDAD IMITANDO LA FICCIÓN: 5

Con la nanotecnología se espera introducir alternativas que den respuesta a muchos de los problemas a los que se enfrenta la sociedad en la actualidad. Tales aplicaciones, por ejemplo, ofrecen posibles soluciones a problemas médicos, incluyendo como caso testigo el diseño de sistemas de diagnóstico miniaturizados que podrían implantarse y utilizarse en la detección precoz de enfermedades. Además, se están desarrollando nuevos sistemas de administración dirigida de medicamentos gracias a los cuales, por ejemplo, se ha conseguido llevar e introducir nanopartículas en el interior de células cancerosas para su tratamiento.

Por otra parte, áreas como la tecnología de la información también se verán beneficiadas, ya que podrán obtenerse sistemas de almacenamiento de datos de muy alta capacidad, plásticos más flexibles, nuevos sistemas de producción y almacenamiento de energía, entre muchas

5 Diana Acosta, Betina Stephan. “Realidad imitando a la ficción”. UNQ Editorial SERIE DIGITAL Ciencia yTecnologia, s. f.

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otras aplicaciones. La investigación sobre alimentos, agua y medio ambiente también puede favorecerse de las nanotecnologías; por ejemplo, mediante el desarrollo de instrumentos más sensibles para detectar y neutralizar la presencia de microorganismos o plaguicidas.

Además, dada la posibilidad de obtener rendimientos mayores al utilizar menos cantidad de materias primas, se reduciría en forma consecuente la generación de residuos a lo largo de todo el ciclo de vida del producto.En este trabajo se describirán cómo se han encontrado distintas utilidades a las nanopartículas en los sistemas biológicos, haciendo énfasis en herramientas médicas como la aplicación de nanocristales en sistemas de diagnóstico, y el transporte de fármacos o delivery de drogas en forma precisa a grupos celulares determinados dentro del cuerpo humano.

1.6. NANOTECNOLOGÍA Y LOS ENCLAVES DEL CONOCIMIENTO ENLATINOAMÉRICA.6

Desde el fin de los años noventa, el Banco Mundial y varias otras instituciones han planeado la creación de una red global de Iniciativas Científicas Milenio (ICM). Éstas tienen la función de ser centros de excelencia en los países subdesarrollados, con el objetivo de promover la investigación en C+T en igualdad de circunstancias de infraestructura y recursos que en los países desarrollados (Macilwain, 1998). Los centros de excelencia en innovación tecnológica forman parte central en la transición de los países subdesarrollados a economías del conocimiento dentro del programa Conocimiento para el Desarrollo del Banco Mundial (véase Kuznetzov y Dhalman, 2008 para el caso de México; Rodríguez, Dhalman y Salmi, 2008, para el caso de Brasil y World Bank, 2007 para otros países).

El proyecto chileno fue el prototipo.6 En 1999, el gobierno de Chile creó la Comisión Científica Nacional para las Iniciativas Milenio con el objetivo de incrementar las capacidades en la investigación científica (DORCH, 1999); poco después, el Banco Mundial proporcionó un préstamo de cinco millones de dólares por el primer periodo de dos años y medio, que se suplementa con diez millones de dólares del presupuesto nacional (ICM, s/f a). Los objetivos de las ICM eran:

Promover el crecimiento en las capacidades de investigación científica, empleando y estimulando el mejor talento en el país, como un factor clave para el desarrollo socio–económico sostenido. El Programa anticipa que la creación de los Centros Científicos de Excelencia permitirán la creación de Institutos Científicos y Núcleos Científicos bajo un proceso transparente y competitivo. Dichos centros buscarán el desarrollo de investigación científica de

6 EDGAR ZAYAGO LAU, y GUILLERMO FOLADORI. «Estudios sociales (Hermosillo, Son.) ­ Nanotecnología y los enclaves del conocimiento en Latinoamérica», diciembre de 2009.http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188­45572009000200014&script=sci_arttext.

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vanguardia, la capacitación de científicos y el establecimiento de conexiones con los sectores productivos y la formación de otros acuerdos institucionales (ICM, s/f a).

En lugar de ajustar las líneas de investigación al plan nacional de desarrollo o a un proyecto específico, el programa funcionaba para identificar chilenos con talento para impulsar investigación en áreas en las cuales dichos científicos estaban interesados. Esta política científica podría parecer elitista, pero se basaba en la idea de que cualquiera que fuera la orientación de la innovación, siempre se traduciría en un incremento en la competitividad internacional y, por tanto, garantizaría el desarrollo (entendido éste como la obtención de espacios en el mercado internacional para promover el proceso de crecimiento económico). A pesar de que términos como "desarrollo sustentable", "combate a la inequidad y pobreza", y otros, fueron incluidos con la idea de humanizar los conceptos de innovación y competitividad, es claro que la idea de desarrollo detrás de este tipo de proyectos es que al incrementar la competitividad se incrementa la riqueza y que automáticamente tal riqueza es distribuida. Otra forma de justificación es el argumento de que sin un incremento en el capital no hay posibilidad de una distribución; y en cualquier caso, son las políticas de distribución de la riqueza y no las de innovación, las responsables de combatir la pobreza y la inequidad. En ese sentido, las responsabilidades son separadas, pero la reducción de la pobreza y la inequidad está directamente relacionada con un incremento en la reserva monetaria.

Otros objetivos de la ICM de Chile incluyó el atraer talentos del extranjero y controlar la fuga de cerebros. En tal caso, el plan del Banco Mundial en Chile, implementado como un proyecto piloto, es de naturaleza top–down (de arriba hacía abajo). Los Centros de Excelencia fueron creados para los más distinguidos científicos, con la esperanza que ellos facilitan alianzas con la empresa privada y dirigieran la innovación productiva doméstica. Aunque el espíritu del plan era el de crear condiciones para que los científicos se quedaron en Chile y no migran es debatible, si esto podía lograrse por la vía de los enclaves de excelencia, con poco apoyo y sin una reforma complementaria en la educación básica, media y superior para nutrir y suplir el plan de la innovación tecnológica de largo plazo. Estos enclaves de excelencia tenían que sobrevivir en un país donde sólo 0.6% del Producto Interno Bruto (PIB) es destinado a la C+T; una figura muy baja, apenas unas décimas por encima de lo que destina México y claramente inferior a lo que destina Brasil (0.95%). El porcentaje es bajo en comparación con lo que dedican a C+T los países desarrollados. Estados Unidos, por ejemplo, sin ser de los más significativos, destina 2.7%. Países como Corea del Sur, que han despegado en las últimas décadas, destina 2.6%. México, por otro lado, destinó sólo 0.41% del PIB en 2005 (OECD, 2005); para 2007 la cifra llegó a 0.35%; 0.34% en 2008 y 0.33% en 2009 (Dávila, 2009); mientras que Venezuela se expone como el líder regional con 2.1%. Pero esto es sólo recientemente (Nuñez, 2007). Muchos otros países en el mundo presentaron variantes del ejemplo chileno. En Latinoamérica, México, Venezuela y Brasil establecieron acuerdos con el Banco Mundial para desarrollar sus propias ICM.

La nanotecnología está considerada como una de las más importantes áreas dentro del proceso de innovación contemporánea, y un ejemplo paradigmático de la investigación que debe ser

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desarrollada en el proceso de transición hacia la economía del conocimiento. Sin embargo, lo destacable no es la innovación tecnológica por sí misma, sino la incorporación de tal innovación en la manufactura de productos con ventajas competitivas internacionales que haría la diferencia. De hecho, la competitividad es una de las justificaciones –y en muchos casos la única– para hacer uso de recursos públicos para la investigación de nuevas tecnologías. La Iniciativa Nacional en Nanotecnología de los Estados Unidos ilustra esta idea, pero también se halla presente en otros programas de nanotecnología como los de Argentina y Brasil, y también en los reportes emitidos por los gobiernos de México y Costa Rica (Foladori, 2006) y es fácilmente observada en el Centro de Nanotecnología de Malasia y detrás del discurso oficial del gobierno de Tailandia (Tun Razak, 2005; Tanthapanichakoon, 2005). Por tanto, a pesar de que el espíritu detrás del discurso de la competitividad es el de promover el desarrollo y, presumiblemente, beneficiar a la sociedad en general, la experiencia histórica, que es el cuerpo sosteniendo tal espíritu, indica todo lo contrario. Es decir, un país puede mejorar su competitividad sin necesariamente mejorar los estándares de vida de su población, con el costo de aumentar la inequidad, el caso mexicano es un ejemplo de tal circunstancia.

La nanotecnología es vista como un instrumento para promover el desarrollo. El Equipo de Tareas sobre ciencia, tecnología e innovación, del Proyecto Milenio de las Naciones Unidas, por ejemplo, emitió un reporte con un título muy sugestivo, Innovación: aplicando el conocimiento para el desarrollo (Juma y Yee–Cheong, 2005), donde se promovía la idea de que la nanotecnología sería importante para los países subdesarrollados porque requiere de poco mano de obra, poca tierra y mantenimiento, es altamente productiva y barata y necesita sólo cantidades modestas de materiales y energía.

Bajo la misma óptica, en febrero de 2005, el Centro Internacional para la Ciencia y la Organización de las Naciones Unidas para el Desarrollo Industrial organizó una conferencia llamada Diálogo de Norte a Sur sobre nanotecnología: retos y oportunidades, que se enfoca específicamente a la participación de los países en vías de desarrollo en nanotecnología (Brahic, 2005a, 2005b; Brahic y Dickson, 2005). Representantes de diferentes gobiernos, del medio académico, expertos internacionales y representantes de la industria participaron en el congreso. De particular interés fue la participación del presidente de la Academia de Ciencias del Tercer Mundo, Hassan. Él propuso el establecimiento de Centros de Excelencia en África, para poder promover C+T de vanguardia, necesaria para que los países pobres puedan tener éxito en el proceso de desarrollo (Hassan, 2005). La misma idea fue discutida por líderes de los países más industrializados (Grupo de los Ocho) desde el 2000, quienes explícitamente apoyaron la creación de los Centros de Excelencia en África para promover la transferencia y para compartir C+T entre países desarrollados y los países en vías de desarrollo, durante su encuentro anual en Escocia en 2005 (Dickson, 2005).

En Latinoamérica, Brasil, Argentina y México, son países donde la investigación en nanotecnología ha logrado avances particulares (Foladori, 2006). No obstante, existen

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diferencias entre cada uno de sus propuestas. En 2001, Brasil creó, dentro del plan nacional, la formación de redes científicas de investigación con un presupuesto de un millón de dólares. Posteriormente, en 2004, anunció el Programa de Nanociencia y Nanotecnología, dentro del marco del Plan Pluri Anual de Desarrollo 2004–2007, para el cual el gobierno de Brasil destina 39 millones de dólares (MCT, 2004a, 2004b). Adicionalmente, existen varios fondos de fuentes federales, provinciales e internacionales, para impulsar la investigación de nanotecnología en Brasil. Muchos de esos recursos son manejados centralmente por el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Brasil con el objetivo de avanzar la investigación en nanotecnología.

El gobierno de Argentina, por otro lado, creó en 2005, la Fundación Argentina para la Nanotecnología con un presupuesto estimado de diez millones de dólares para cubrir la investigación en el área por cinco años. El gobierno argentino, así como el brasileño, está tratando de regular toda la investigación relacionada con la nanotecnología al controlar presupuestos y al implementar procedimientos de supervisión. Pero ni Argentina ni Brasil han creado paneles de discusión para examinar los impactos políticos, sociales y las implicaciones económicas del uso de la nanotecnología. En ambos países, el intercambio de ideas acerca del uso de la nanotecnología sólo puede ser asociada con la idea de incrementar la competitividad (Foladori, 2006).

El caso mexicano, en contraste, es algo diferente con respecto al caso de Brasil y el de Argentina. No hay un plan específico o programa nacional relacionado con la nanotecnología, a pesar de que la nanotecnología es considerada en México como un sector estratégico para el desarrollo, como se encuentra identificado en el Programa Especial de Ciencia y Tecnología 2001–2006 (Foladori y Zayago, 2007).En los tres países, el apoyo a las nanotecnologías ha sido básicamente gubernamental. Inclusive el acuerdo con el Banco Mundial para desarrollar las ICM, requirieron de un aporte nacional mayor al que otorgaba el Banco. Sin embargo, el espíritu de la propuesta del Banco Mundial, en el sentido de impulsar tecnologías de vanguardia a partir de centros o núcleos de excelencia y su justificativa como mecanismo de impulsar la competitividad, está también presente en las propuestas nacionales, como es explícito tanto en el caso argentino como el brasileño y en muchos documentos gubernamentales mexicanos. De manera que las ICM son elocuentes de una política de C+T destinada a impulsar el concepto de las economías del conocimiento a partir del establecimiento de los centros de excelencia.

Las Iniciativas Milenio del Banco Mundial dieron un primer apoyo, aunque bastante reducido, al desarrollo de las nanotecnologías en los países de América Latina donde se implementaron, especialmente en Chile, México y Brasil. A pesar de que las ICM promovían la investigación en la nanotecnología de una manera muy comprimida, éstas fueron las primeras incisivas en promover la investigación en el área, por lo que formaron el núcleo para la investigación de la nanotecnología en esos países. En Chile, por ejemplo, el programa empezó en 1999 y en México en 2001. Aunque, irónicamente, en los dos países no existe todavía un programa o fondo nacional para el desarrollo de la nanotecnología. En Brasil, el financiamiento inició en 2001, antes de la formación de las redes nacionales de investigación en nanotecnología y tres años

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antes de la elaboración del Programa en Nanociencia y Nanotecnología.

A pesar de que el espíritu de la ICM era crear institutos y núcleos de investigación con recursos competitivos con los países desarrollados, en la práctica, los recursos fueron escasos. En Chile, por ejemplo, el Banco Mundial otorgó un préstamo de cinco millones de dólares para la primera etapa de dos años y medio, que se sumaba a otros diez millones de dólares de contrapartida nacional (ICM, s/f.a). Los proyectos tuvieron un presupuesto medio de 290 mil dólares por tres años, con la posibilidad de una sola renovación, lo cual debilitó su sustentabilidad en el tiempo.

En Brasil, durante la primera etapa (la segunda fue totalmente con fondos nacionales) el financiamiento fue aproximadamente 36 millones de dólares para tres años, con un promedio de 2.1 millones por red. En el caso brasileño, y al tratarse de redes, la cantidad de instituciones e investigadores participantes era muy grande por cada red. El Instituto de Nanociencias, por ejemplo, aunque con sede en la Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), incluía trece instituciones y más de sesenta investigadores con doctorado en cerca de 17 proyectos de investigación (MCT–CNPq, 2002).

La apuesta de las ICM era que los núcleos de investigación se integrarán a la industria y ésta en asociaciones público–privadas financian las investigaciones una vez retirado el aporte externo. La apuesta a que la iniciativa privada se sumará decididamente al financiamiento de la investigación científica no es una práctica en América Latina, donde la mayor parte de la investigación se realiza en universidades y centros públicos de investigación. En Brasil, por ejemplo, más del 80% de la investigación es realizada en instituciones públicas. En algunos casos las asociaciones público–privados en investigación comienzan a alcanzarse, aunque tímidamente, como en México y Brasil. Pero aún en el caso en que las alianzas público–privadas sean exitosas, esto significa que la empresa privada determina la orientación de la investigación. El cuadro 1 muestra las áreas de desarrollo donde proyectosde nanotecnología fueron aprobados en estos países.

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Figura 1

¿Cómo puede la empresa privada responder a los intereses del desarrollo nacional, cuando está motivada por la ganancia y orientada por las políticas macroeconómicas a la competitividad internacional? Es una pregunta que no tiene respuesta en las propuestas de nanotecnología de América Latina (Foladori y Zayago, 2007). Pero, desde la perspectiva empresarial, la pregunta se responde con tres argumentos: a) la investigación debe hacerse en función de la lógica empresarial, ya que allí es donde van a trabajar los científicos; b) el interés individual de las empresas es equivalente al interés social, de otra forma las empresas no podrían vender sus productos; y c) el volumen y distribución de investigadores en centros de excelencia será regulado por el propio mercado según las necesidades. Los centros de excelencia no deben ser

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vistos como elitistas, sino como la justa adecuación de los investigadores a las demandas del mercado.

El problema con este tipo de argumentación es que la realidad ha demostrado que la inequidad ha aumentado en las últimas décadas a nivel mundial, lo cual no es un indicador muy elocuente de desarrollo. El caso mexicano es un buen ejemplo, desde mitad de los ochenta hasta mitad de los noventa, la competitividad se incrementó significativamente, pero lo mismo pasó con la inequidad, con el coeficiente Gini creciendo de 0.49 hasta 0.55 (Delgado e Invernizzi, 2002). Otro problema que queda sin resolver es la sustentabilidad desde el punto de vista de la capacitación. Las ICM son un ejemplo significativo de enclaves de conocimiento. El caso chileno y el mexicano son ilustrativos. Allí conviven programas de posgrado de excelencia junto con una educación primaria y secundaria desfinanciada y crecientemente privatizada. En México, en el 2000, sólo 19% de la población en edad de asistir a la universidad estaba estudiando; el porcentaje correspondiente para la educación secundaria alcanzó 57% (Delgado, Wise e Invernizzi, 2002). Inclusive los postgrados son sujetos a una presión por producto que pone en entredicho su calidad (Guzmán, 2006). Pero, la duda más acuciante es si estos centros de excelencia serán capaces de frenar la fuga de cerebros, como se espera que suceda. Lo anterior es preocupante porque las condiciones de investigación nunca serán las mismas en esos centros de excelencia que en sus similares en los países desarrollados, porque los investigadores son formados para orientar sus investigaciones según los intereses empresariales, lo cual pierde de vista el contenido político–social de la formación superior para el desarrollo nacional, pero facilita la migración; porque las alianzas público–privados se establecen mayoritariamente con corporaciones transnacionales y universidades en países desarrollados, lo cual facilita las relaciones personales y la inserción en otros contextos. Aunque todos estos elementos contienen la ventaja de la "competitividad internacional", también poseen la debilidad de estar formando investigadores cuyos intereses bien pueden no tener nada que ver con las necesidades sociales que el desarrollo nacional impone, al menos entendido éste como reducción de la pobreza y la inequidad.

CAPÍTULO II: TIPOS DE NANOTECNOLOGÍA:

Según la forma de trabajo la nanotecnología se divide en:

2.1. NANOTECNOLOGÍA DE ARRIBA HACIA ABAJO:7

A través de este método se puede acercar a la precisión necesaria gradualmente,

7 Victor Ramon Velazco Rodriguez, Juaquin Tutor Sanchez. «La tecnologia fundamental del Siglo XXI: La nanotecnologia». analesde mecánica y electricidad; Nueva normativa sobre tolerancias dimensionales. Un diseño nuevo, febrero de 2011.

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sobre todo mediante refinamientos de diferentes tecnologías de fabricación. La capacidad de controlar la precisión de fabricación hasta esos extremos está proporcionando muchos beneficios ­a veces inesperados­ que van más allá de la capacidad de producir un objeto con una forma muy bien definida. Los procedimientos técnicos más utilizados para proceder de Arriba Abajo son: el mecanizado ultra preciso y técnicas litográficas tales como: fotolitografía, litografía por haces de electrones, etc. Como elemento a destacar en este proceder está el siguiente: en 1964, Gordon Moore, de la empresa estadounidense Fairchild Semiconductor Corporation, predijo que el número de transistores que se podrían fabricar en un chip se duplicará cada año.

Haciendo uso del procedimiento nanotecnológico de arriba abajo la última tecnología en chips comerciales, como el Pentium de Intel, ha logrado una anchura de línea de unos 300 nm, con aproximadamente 1,5 millones de transistores en cada chip. Algunos dispositivos especializados, como los chips de memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) que pueden almacenar hasta 64 millones de bits de información, tienen más de 64 millones de transistores.

En los primeros años del siglo XXI, las anchuras de línea mínimas de los chips comerciales disminuyeron hasta 100 o 200 nm en componentes como los chips de DRAM, que podrían almacenar más de 1.000 millones de bits.

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2.2.NANOTECNOLOGÍA DE ABAJO A ARRIBA8

El concepto de construir un artefacto manipulando materia a escala nanométrica y ensamblando objetos átomo a átomo o molécula a molécula (el llamado enfoque de Abajo a Arriba de la Nanotecnología) se planteó por primera vez en la ya citada conferencia de Feynman en 1959. A lo largo de los últimos 15 años, este método general ha sido popularizado por Eric Drexler, ex director del Foresight Institute de Palo Alto, California. Drexler ha descrito estructuras moleculares de escala nanométrica movilizadas en gran número ­miles de millones­ como robots programables para montar cualquier cosa. De esta forma se han sugerido múltiples aplicaciones para estos “nanorobots”, que incluso podrían introducirse en el cuerpo humano para detectar y reparar daños en las células. Es altamente conocido que la tecnología de Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) se emplea para obtener imágenes a escala atómica de variadas estructuras materiales. Sin embargo esta tecnología también puede emplearse para recoger y reemplazar átomos en una superficie, o empujarlos de un lado a otro, aplicando impulsos eléctricos. Ejemplo de esto ha sido la obtención de los llamados fullerenos

Otra área de trabajo de esta tecnología de Abajo a Arriba es la fabricación de materiales en los que algunos componentes se estructuran deliberadamente para que estén en la zona nanométrica. Estos materiales se denominan materiales de nanofase. Un ejemplo de este tipo de materiales nanoestructurados son las heteroestructuras semiconductoras nanométricas, que consisten en uniones de diferentes compuestos semiconductores obtenidos por métodos ya tan conocidos como la Epitaxia por Haces Moleculares (MBE), la Deposición Química de Vapores Metalorgánicos (MOCVD), la Deposición de Vapores Químicos (CVD) y la Epitaxia por Haces Químicos (CBE) (figura 4). Los espesores de las capas semiconductoras, que provocan nuevos y trascendentes efectos, son de entre algunas decenas de nanómetros hasta cientos de ellos.

El campo de los materiales de nanofase se ha ampliado hasta incluir el estudio de las propiedades electrónicas y ópticas de los polvos ultrafinos. Se sabe que, desde la época de los romanos, se podían obtener vidrios con un profundo color rubí dispersando en él partículas ultrafinas de oro. Estas partículas pueden alcanzar un tamaño de hasta unos 100 nm. En la actualidad, científicos y tecnólogos estudian las propiedades ópticas de una amplia gama de materiales, especialmente semiconductores, en forma de polvos ultrafinos con fines bioinformáticos, de salud y en cosmetología.Mas información: https://www.youtube.com/watch?v=eCxHJ4rKMGQ

8 Victor Ramon Velazco Rodriguez, Juaquin Tutor Sanchez. «La tecnología fundamental del Siglo XXI: La nanotecnología». analesde mecánica y electricidad; Nueva normativa sobre tolerancias dimensionales. Un diseño nuevo, febrero de 2011.

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Según el campo en el que se trabaja la nanotecnología se divide en:9

2. 3. NANOTECNOLOGÍA HÚMEDA

Esta tecnología se basa en sistemas biológicos que existen en un entorno acuoso incluyendo material genético, membranas, enzimas y otros componentes celulares.También se basan en organismos vivientes cuyas formas, funciones y evolución, son gobernados por las interacciones de estructuras de escalas nanométricas.

2. 4. NANOTECNOLOGÍA SECA

Es la tecnología que se dedica a la fabricación de estructuras en carbón, Silicio, materiales inorgánicos, metales y semiconductores.También está presente en la electrónica, magnetismo y dispositivos ópticos.Auto ensamblaje controlado por computadora.Es también confundida con la microminiaturización.

2.5. NANOTECNOLOGÍA SECA Y HÚMEDA

Las últimas propuestas tienden a usar una combinación de la nanotecnología húmeda y la nanotecnología seca.Una cadena de ADN se programa para forzar moléculas en áreas muy específicas dejando que uniones covalentes se forman sólo en áreas muy específicas.Las formas resultantes se pueden manipular para permitir el control posicional y la fabricación de nanoestructuras.

2.6. NANOTECNOLOGÍA COMPUTACIONAL

Con esta rama se puede trabajar en el modelado y simulación de estructuras complejas de escala nanométrica.

9 conocimientos.com.ve, Publicado por. «Ciencia y Tecnología ­ conocimientos.com.ve: 26­dic­2009».

CIENCIASTECNOLOGIA.CONOCIMIENTOS.COM.VE.CIENCIATECNOLOGÍA, diciembre de 2009. http://cienciatecnologia.conocimientos.com.ve/2009_12_26_archive.html.

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Se puede manipular átomos utilizando los nanomanipuladores controlados por computadoras.

CAPÍTULO III: AVANCES DE LA NANOTECNOLOGÍA.

3.1. NANODIAMANTES10

Los nanodiamantes, son moléculas de diamantes que poseen el mismo marco rígido que el carbono en forma de diamante, haciéndolos materiales atractivos para la construcción a escala manométrica y de otras aplicaciones. El adamantano (C10H16) es el más pequeño miembro de la familia de los nanodiamantes, que consiste en una subunidad de cristal de diamante. El diamantano contiene dos subunidades de cristal de diamante y el triamantano contiene tres. Recientemente, los investigadores descubrieron un gran número de miembros de esta clase de compuestos. Estos son conocidos como Diamondoids de alto nivel. Estos nanodiamantes incluyen tetramantanos a través de undecamantano, de 1 a 2 nm de diamantes hidrógeno­terminados, conteniendo 4­11 subunidades de cristal de diamante de cara fusionada. Estas moléculas abarcan una variedad de formas 3D, incluyendo barras, hélices, y discos, surgiendo de maneras diferentes de subunidades de cristal de diamante de cara fusionada. La expectativa es que Diamondoids de alto nivel, hagan posibles nuevas en el campo de las aplicaciones y la óptica, empleando polímeros, películas y cristales. Lo particular de los nanodiamantes es que mejoran el tratamiento contra el cáncer.

3.2. NANOTUBOS DE CARBONO11

10 Gian Carlo Delgado Ramos. «Entre la Competencia y la dependencia tecnologica: La Nanotecnologia enel continente americano». Nómadas. Revista Critica de Ciencias Sociales y Juridicas, enero de 2008.

11 Conocimientos.com.ve, Publicado por. «Ciencia y Tecnología ­ conocimientos.com.ve: 26­dic­2009».

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Los nanotubos de carbono se consideran una gran promesa debido a sus propiedades mecánicas excepcionalmente fuertes, su habilidad para transportar de modo eficaz altas densidades de corriente eléctrica, y otras propiedades eléctricas y químicas. Los nanotubos, que son aproximadamente 10.000 veces más delgados que un cabello humano, pueden fabricarse casi perfectamente rectos en cámaras especiales de plasma gaseoso. Son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre

El grafito (sustancia utilizada en lápices) es formado por átomos de carbono estructurados en forma de panel. Estas capas tipo­panel se colocan una encima de otra. Una sola capa de grafito es muy estable, fuerte y flexible. Dado que una capa de grafito es tan estable sola, se adhiere de forma débil a las capas al lado, Por esto se utiliza en lápices ­ porque mientras se escribe, se caen pequeñas escamas de grafito.

En fibras de carbono, las capas individuales de grafito son mucho más grandes que en lápices, y forman una estructura larga, ondulada y fina, tipo­espiral. Se pueden pegar estas fibras una a otras y formar así una sustancia muy fuerte, ligera (y cara) utilizada en aviones, raquetas de tenis, bicicletas de carrera etc.

Pero existe otra forma de estructurar las capas que produce un material más fuerte todavía, enrollando la estructura tipo­panel para que forme un tubo de grafito. Este tubo es un nanotubo de carbono.

Los nanotubos de carbono, además de ser tremendamente resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes. Una capa de grafito es un semi­metal. Esto quiere decir que tiene propiedades intermedias entre semiconductores (como la silicona en microchips de ordenador, cuando los electrones se muevan con restricciones) y metales (como el cobre utilizado en cables cuando los electrones se mueven sin restricción). Cuando se enrolla una capa de grafito en un nanotubo, además de tener que alinearse los átomos de carbono alrededor de la circunferencia del tubo, también las funciones de onda estilo mecánica cuántica de los electrones deben también ajustarse. Este ajuste restringe las clases de función de onda que puedan tener los electrones, lo que a su vez afecta el movimiento de éstos. Dependiendo de la forma exacta en la que se enrolla, el nanotubo puede ser un semiconductor o un metal.

CIENCIASTECNOLOGIA.CONOCIMIENTOS.COM.VE. CIENCIASTECNOLOGIA, diciembre de 2009.http://cienciatecnologia.conocimientos.com.ve/2009_12_26_archive.html.

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3.3. NANOMEDICINA12

El diagnóstico precoz se considera una de las metas más importantes en medicina. Una vez que se dispone del diagnóstico médico completo, es preciso un tratamiento adecuado para el paciente. En oftalmología, la detección temprana de trastornos como la degeneración macular, la retinosis pigmentaria, el cáncer ocular y la retinitis por citomegalovirus (la causa más común de ceguera en los pacientes con SIDA) es muy importante para procurar el tratamiento no tóxico apropiado. Por tanto ¿cómo harán avanzar la nanotecnología y la nanomedicina el campo del diagnóstico y tratamiento de las enfermedades?

La nanotecnología es capaz de hacer avanzar la ciencia y la tecnología mediante la manipulación de propiedades y procesos a nivel de átomos y moléculas, abarcando desde 1 nm

12 De Silva, M. N. «Nanotecnología y nanomedicina: un nuevo horizonte para el diagnóstico y tratamientomédico». Archivos de la Sociedad Española de Oftalmología 82, n.o 6 (junio de 2007): 333­334.doi:10.4321/S0365­66912007000600002.

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hasta 100 nm. Hay un interés creciente por la nanotecnología en laboratorios de todo el mundo y su impacto no se limita sólo a la medicina. Podemos esperar ver muchos avances revolucionarios en energía, transporte, defensa y electrónica, con un impacto potencial de enorme importancia en la economía mundial global. Algunas de las áreas en la asistencia sanitaria y la medicina que se espera progresan gracias a la nanotecnología son el diagnóstico médico con exámenes a nivel minúsculo y el diagnóstico por imágenes con el uso de agentes dirigidos para obtener imágenes de forma precisa tales como partículas cuánticas funcionales. La tecnología para la liberación de fármacos se verá revolucionada con los sistemas de liberación por nanoingeniería, que controlarán de forma exacta la dosis y el tiempo de liberación de la droga con la ayuda de nanopartículas y nanodispositivos.

Las enfermedades pueden ser identificadas utilizando biomarcadores, que interactúan con las moléculas relacionadas con la enfermedad presentes en la sangre, en los fluidos corporales o en los tejidos. Actualmente, se utilizan para el diagnóstico métodos comunes tales como el análisis genético y el análisis proteómico. Hay una creciente necesidad de mejorar la tecnología y la instrumentación relacionada con dichos métodos para realizar diagnósticos con mayor velocidad, resolución y sensibilidad. Esto requerirá el avance del bio­análisis en nano­escala y puede conseguirse sólo con la miniaturización de la instrumentación. Los micro­ y nano­dispositivos fluídicos han hecho avanzar el campo gracias a su habilidad para llevar a cabo análisis de alto rendimiento en formato chip. Estos dispositivos fluídicos son capaces de incrementar el número de muestras procesadas y reducir el tiempo requerido para realizar un análisis con una alta sensibilidad y resolución. Además, un instrumento crítico de reconocimiento molecular, el espectrómetro de masa, puede ser integrado en un sistema de separación basado en un chip microfluídico. Otro abordaje para el reconocimiento biológico molecular selectivo es el uso de micro/nano­vigas funcionales. Ciertas moléculas relacionadas con la enfermedad pueden ser reconocidas mediante la monitorización de la deflexión o cambio en la masa de la viga debido a la interacción entre la entropía configuracional y la energética intermolecular inducida por reacciones biomoleculares específicas en la superficie de la viga funcional. Estas vigas funcionales proporcionan un medio de detectar fragmentos de virus, marcadores de enfermedad y células precancerosas.

Otra área interesante es el diagnóstico por imagen. En el pasado, la bio­imagen utilizaba sustancias fluoradas, que tienen ciertas desventajas como la auto­fluorescencia, el hecho de que se apagan y la fijación no específica. La nanotecnología ha ayudado a desarrollar las partículas cuánticas (ejemplos: los nanocristales semiconductores con un corazón hecho de cadmio selénico o cadmio telúrico), que son capaces de regular las longitudes de ondas de absorción y emisión de acuerdo con el tamaño de la partícula. Se utiliza un armazón aislante para proteger el material semiconductor del núcleo de los grupos funcionales de la superficie, que reconocerán las moléculas relacionadas con la enfermedad. Se considera esto una atractiva aproximación para observar patología tisular y puede ser utilizada para aplicaciones quirúrgicas para identificar tejido en diferentes estadios de la enfermedad.Habiendo ya abordado el tema del diagnóstico médico, vamos ahora a mirar cómo la nanotecnología puede jugar un papel en el tratamiento. La nanotecnología ha proporcionado

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medios para diseñar sistemas de liberación de fármacos que pueden transportar drogas más efectivamente y mejorar la liberación del fármaco al objetivo elegido. Los sistemas de liberación pueden ser desarrollados utilizando nanoestructuras tales como nanopartículas poliméricas, sistemas lipídicos como liposomas y emulsiones, dendrímeros, nanoestructuras de carbón como nanotubos y micelas auto­ensambladas. Además, nanoestructuras inorgánicas hechas de silicona, nanopartículas metálicas y nanoarmazones, y nanocristales tales como las partículas cuánticas pueden también ser utilizadas. Las ventajas de estos nanosistemas son la disponibilidad de una gran área de superficie y la posibilidad de diseñar nanosistemas multi­funcionales. Por ejemplo, las nanopartículas magnéticas son multi­funcionales en el sentido de que pueden ser utilizadas como sistemas de diagnóstico al igual que como sistemas de liberación de fármacos dirigidos. Una atractiva aproximación para el diagnóstico, la imagen y el tratamiento consiste en funcionalizar la superficie de las nanopartículas magnéticas y dirigirlas a un tejido diana específico con la ayuda de un campo magnético de alto gradiente y, entonces, utilizar un pulso de radiofrecuencia para liberar las drogas contenidas en ellas. Asimismo, las nanopartículas magnéticas pueden ser utilizadas como tratamientos hipotérmicos dirigiéndose a tejidos cancerosos sensibles al calor y entonces destruir el tejido canceroso mediante la aplicación de un campo magnético AC para calentar las nanopartículas magnéticas. Si la terapia génica es una opción, las nanopartículas de ingeniería también pueden ser usadas para liberar genes y SiRNA.

El objetivo de este artículo era exponer al lector a una introducción a la nanotecnología y a cómo varios abordajes basados en la nanotecnología pueden proporcionar mejores métodos de diagnóstico médico y de tratamiento. Adicionalmente, uno debe saber que la respuesta biológica a los nanomateriales de ingeniería y a sus subproductos debe ser cuidadosamente estudiada antes de poner en práctica algunos de los abordajes basados en la nanotecnología discutidos anteriormente. Actualmente, la mayoría de la investigación en este campo se centra en la biocompatibilidad y toxicidad de varios nanomateriales. El objetivo es mejorar los actuales métodos de screening de toxicidad y desarrollar nuevos métodos de examen necesarios para conseguir un uso óptimo de los nanomateriales en las aplicaciones médicas. Uno puede imaginarse muchas aplicaciones potenciales de la nanotecnología a la oftalmología. Finalmente, sería decisivo reunir a grupos de investigación multidisciplinares que integrarán su competencia en ciencias físicas y biológicas para hacer avanzar la tecnología médica no limitada sólo a la oftalmología.

3.4 NANOTECNOLOGÍA BASADA EN EL ADN13

El descubrimiento de la reacción en cadena de polimerasa (PCR) pavimentó la manera a una

13 Ernesto Heberto, Rahul Shetty. «Impacto de la Nanotecnología en Ciencias Biomédicas: Revista deConceptos Actuales en la Convergencia de la Nanotecnología Con Biología», mayo de 2005.http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=1242&lang=es.

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nueva era de investigación biológica. El impacto se puede aserrar al hilo no sólo en el campo de la biología molecular, pero también en otros campos aliados de la ciencia. Las clases Nuevas de las conjugaciones semisintéticas de la DNA­proteína, de las redes oligoméricas uno mismo­ensambladas consistiendo en el streptavidin y la DNA doble­trenzada, que se pueden convertir en nanocírculos supramoleculares bien definidos se han desarrollado.

Las conjugaciones DNA son aplicables como bloques huecos modulares para la producción de nuevos reactivos inmunológicos para el análisis de trazo ultrasensible de proteínas y de otros antígenos mediante la metodología inmuno­POLIMERIZACIÓN EN CADENA. Inmuno­POLIMERIZACIÓN EN CADENA es una combinación de la especificidad de un inmuno ensayo anticuerpo­basado con la potencia exponencial de la amplificación de la POLIMERIZACIÓN EN CADENA, por lo tanto dando por resultado un grado de 1000 dobleces de sensibilidad con respecto a métodos estándar de ELISA (análisis Enzima­Conectado del inmunosorbente).

DNA también se han aplicado en el campo de la nanotecnología. Por ejemplo, las conjugaciones se utilizan como sistemas modelo para las redes ión­cambiables del nanopartícula, como patrones materiales suaves de la calibración de la nanómetro­escala' para la microscopia de exploración de la antena, o como bloques huecos programados para la construcción racional de la configuración biomolecular compleja, que se puede utilizar como modelos para el incremento de los dispositivos inorgánicos de la nanómetro­escala. Las conjugaciones Covalentes de la DNA y del streptavidin de una sola fila se utilizan como adaptadores biomoleculares para la inmovilización de macromoléculas biotinylated en los substratos sólidos con el hibridación del ácido nucléico. Este DNA­dirigió la inmovilización' tiene en cuenta para el functionalization reversible y sitio­selectivo de substratos sólidos con los nanoparticles del metal y del semiconductor o, vice versa, el funcionalización dirigido DNA de los nanoparticles del oro con las proteínas, tales como inmunoglobulinas y enzimas. La fabricación de nanoestructuras bimetálico funcionales de nanopartículas de oro y los anticuerpos se aplican como herramientas diagnósticas en el bioanálisis.

Los dispositivos de Microfluidic activan la detección del polimorfismo con la separación muy rápida del fragmento usando la electroforesis capilar y la cromatografía líquida de alto rendimiento, así como la mezcla y el transporte de reactivos y de biomoléculas en los sistemas integrados. Los objetivos básicos en el revelado de un sistema de la extracción y de la purificación de la DNA que sea compatible con requisitos genotyping de la alto­producción SNP son:

Desbloquear de la DNA de las células en la solución sin la ruptura (que pela) enzimática (es decir endonucleases) o mecánica de la DNA;

Retiro de los escombros celulares (e.g proteínas) que puede obstaculizar análisis de la amplificación o del hibridación de la DNA;

Alto­Producción y preparación económica de la muestra de la DNA con los protocolos simplificados que reducen el número de procedimientos implicados;

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Evitación de requisitos químicos peligrosos tanto cuanto sea posible de disminuir costos de la manipulación y de la eliminación;

El Estado Coherente de la calidad y cantidad de rendimiento de la DNA entre muestras de modo que la cuantificación sea innecesaria, y la amplificación y/o el hibridación subsiguientes pueden estar a un alto nivel de reproductibilidad;

Un proceso muy eficiente, asegurar suficiente fuente para el número enorme de análisis anticipados; y

Un interfaz que activará el cargamento directo de biopsias convencional conectado muestreadas al sistema.

El potencial para que la nanotecnología contribuya al análisis rápido de la alto­producción SNP es el más evidente con las plataformas elegantes del biochip. El revelado de una plataforma electrónicamente direccionable del microarray según lo descrito por Heller L. y otros 2000 ha dado lugar a Nanogen Inc. (San Diego, California, los E.E.U.U.). El reto de proporcionar a una o más plataformas de la tecnología capaces de la producción de la investigación de SNP de la orden de 107 genotipos por día necesitará ser logrado, para permitir asociaciones importantes entre los genes y las enfermedades que se establecerán. Además, las plataformas de la tecnología también necesitarán entregar las economías de escala, tales que el costo por genotipo será menos de 0,01$ para la magnitud de blindaje necesaria ser posibles. Del campo rápidamente que se convertía de la nanotecnologÃa, las herramientas nuevas y los procesos se han introducido con el potencial de proporcionar a las capacidades requeridas.

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CONCLUSIONES

La tecnología tiende muchas veces a ser tema de ciencia ficción, pero en la realidad se han logrado avances realmente interesantes, como la implementación de esta tecnología en los ojos como cámaras y la más interesante idea, de usar estas pequeñas máquinas para reparar el cuerpo humano. A mi parecer es una excelente tecnología, su versatilidad es muy amplia y por tal motivo su avances suelen ser como su tamaño.

Esta rama de la ciencia que es la más sorprendente de todas, y aun la más beneficiosa para nosotros los alumnos de ingeniería de sistemas y computación que somos los más interesados en estas innovaciones que tiene la ciencia. No se logra uno imaginar hasta qué punto esta ciencia lograra llegar pero el desarrollo de esta ciencia en los campos de la ingeniería y la medicina logra que hayan avances a beneficio de la sociedad.

Es un avance que ayudaría en el ámbito de la medicina ya que se podría prevenir las enfermedades o hasta incluso curarlas.

Abarca las materias más importantes que son la matemática, electrónica, física, química e informática.

También quizás nos cuestionemos de sí estará bien usar estos inventos para prolongar aún más nuestra vida, ya que por el momento la vejez se define como el degeneramiento de las células y de sus componentes. Y como la función de los nanoinventos será la de corregir estos problemas, quizás prolonguemos más nuestra vida media. Finalmente hallaremos la verdadera fuente de la juventud.

Finalmente cada país actualmente latinoamericano debería invertir en la nanotecnología ya que es una tecnología futurista que los países de primer mundo estan cada dia mas usando este medio para nuevas productos que revolucionarán con el pasar de los años.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1 Guery Calle Kantuta. “Revista de Información, Tecnología y Sociedad ­NANOTECNOLOGÍAA CONCEPTOS GENERALES”, noviembre de2010.http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S1997­40442010000200002&script=sci_arttext&tlng=es.2 Guery Calle Kantuta. “Revista de Información, Tecnología y Sociedad ­NANOTECNOLOGÍAA CONCEPTOS GENERALES”, noviembre de2010.http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S1997­40442010000200002&script=sci_arttext&tlng=es.3 Guery Calle Kantuta. “Revista de Información, Tecnología y Sociedad ­NANOTECNOLOGÍAA CONCEPTOS GENERALES”,noviembre de2010.http://www.revistasbolivianas.org.bo/scielo.php?pid=S1997­40442010000200002&script=sci_arttext&tlng=es.4 Jose Luis Rodriguez Lopez, Guadalupe Mendoza Uribe. “La nanociencia y la nanotecnología: una revolución en curso”. Perfiles Latinoamericanos 29, junio de 2007.5 Diana Acosta, Betina Stephan. “Realidad imitando a la ficción”. UNQ Editorial SERIE DIGITAL Ciencia y Tecnologia, s. f.6 EDGAR ZAYAGO LAU, y GUILLERMO FOLADORI. «Estudios sociales (Hermosillo, Son.) ­ Nanotecnología y los enclaves del conocimiento en Latinoamérica», diciembre de 2009.http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S0188­45572009000200014&script=sci_arttext.7 Victor Ramon Velazco Rodriguez, Juaquin Tutor Sanchez. «La tecnologia fundamental del Siglo XXI: La nanotecnologia». analesde mecánica y electricidad; Nueva normativa sobre tolerancias dimensionales. Un diseño nuevo, febrero de 2011.8 Victor Ramon Velazco Rodriguez, Juaquin Tutor Sanchez. «La tecnología fundamental del Siglo XXI: La nanotecnología». analesde mecánica y electricidad; Nueva normativa sobre tolerancias dimensionales. Un diseño nuevo, febrero de 2011.9 conocimientos.com.ve, Publicado por. «Ciencia y Tecnología ­ conocimientos.com.ve: 26­dic­2009».

CIENCIASTECNOLOGIA.CONOCIMIENTOS.COM.VE.CIENCIATECNOLOGÍA, diciembre de 2009. http://cienciatecnologia.conocimientos.com.ve/2009_12_26_archive.html.10 Gian Carlo Delgado Ramos. «Entre la Competencia y la dependencia tecnologica: La Nanotecnologia en el continente americano». Nómadas. Revista Critica de Ciencias Sociales y Juridicas, enero de 2008.11 Conocimientos.com.ve, Publicado por. «Ciencia y Tecnología ­ conocimientos.com.ve: 26­dic­2009». CIENCIASTECNOLOGIA.CONOCIMIENTOS.COM.VE. CIENCIASTECNOLOGIA, diciembre de 2009. http://cienciatecnologia.conocimientos.com.ve/2009_12_26_archive.html.12 De Silva, M. N. «Nanotecnología y nanomedicina: un nuevo horizonte para el diagnóstico y tratamientomédico». Archivos de la Sociedad Española de Oftalmología 82, n.o 6 (junio de 2007): 333­334.doi:10.4321/S0365­66912007000600002.13 Ernesto Heberto, Rahul Shetty. «Impacto de la Nanotecnología en Ciencias Biomédicas: Revista deConceptos Actuales en la Convergencia de la Nanotecnología Con Biología», mayo de 2005.http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=1242&lang=es.

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