Uso conveniente de nanomateriales en medicina

Las nanopartículas por sus propiedades físicas y químicas, como lo son las magnéticas o su estructura conveniente, tienen una aplicación en medicina muy diversa. Según la revista Azonano, la National Science Foundation (NSF) espera que la nanotecnología pueda dar cuenta a aproximadamente la mitad de todas las ventas de la industria farmacéutica para el año 2013 en los Estados Unidos.  Prioritariamente existen aplicaciones animales y donde compañías como SkyePharma, IDEXX y Probiomed ya dan un uso veterinario a las nanoparticulas. Se ha visto su potencial al aislar químicos activos como fármacos, en rejillas o cúmulos de átomos pudiendo manipular estos componentes gracias a las propiedades magnéticas, o inclusive un uso aun más controversial como nanocápsulas para aislar ADN. Las propiedades magnéticas de algunos nanomateriales y la capacidad de modificarlas para que se adhieran a una parte específica del cuerpo, pueden inclusive dar la opción de fabricar nanocapsulas dirigidas. Aplicando un campo magnético en una zona especifica del cuerpo, como la cercana a un tumor, puede provocar la acumulación de nanocapsulas magnéticas  y que por otro proceso de excitación como la exposición a laser no perjudicial, liberen el fármaco, además algunas nanopartículas, en el mismo proceso, generan calor al excitarse, como lo demuestran los trabajos realizados en la Universidad de Rise (Kroto y colegas). Tratamientos de calor en la zona cancerígena mata primero a las células enfermas por su baja tolerancia térmica permitiendo que tratamientos como la quimioterapia se vuelvan más ligeros.

En el país el Doctor Oscar Arias Carrión y maestro en ciencias a de la UNAM en colaboración con la UDLAP y el Dr Miguel Méndez, trabajan en el combate de enfermedades degenerativas como el Parkinson  al reactivar circuitos neuronales con la ayuda de nanoparticulas (magnetita). Depositan tejido neuronal en las nanopartículas que posteriormente inyectan en la zona negra (Mesencéfalo) y mueven con ayuda de un campo magnético a la parte lateral del cerebro provocando que el circuito se reactive.

Otra aplicación novedosa la encontramos en nanocristales de seleniuro de cadmio que presentan fluorescencia en diferentes colores dependiendo de su tamaño. Los puntos cuánticos pueden ser funcionalizados para etiquetar diferentes componentes biológicos, como las proteínas o cadenas de ADN, con colores específicos. De esta manera, una muestra de sangre puede ser rápida detección de ciertas proteínas que pueden indicar una mayor propensión a la enfermedad. Un ejemplo similar y que trabaja de la misma forma son las nanoparticulas de oro en la detección de células cancerígenas, mismas que ademas son calentadas con laser para generar calor.

Por el contrario los estudios realizados por el Instituto de Estudios Superiores de Monterrey sobre nanotoxicología han demostrado la peligrosidad de las nanopartículas por si mismas y el riesgo de contaminación, pues muchas activan el sistema nervioso central sin mencionar la tendencia a la epidemiologia, la persistencia y bioacumulación de los nanomateriales en un sistema biológico. Efectos mismos que tendrán lugar en el cuerpo humano en un futuro cercano al tratamiento y quizá no al instante de aplicación.

El uso,  manipulación, control, generación en grandes cantidades de nanopartículas utilizadas en un proceso medico pueden tener riesgos o efectos colaterales en un sistema biológico.  Por ello, existe el estudio para controlar el uso de los mismos y minimizar el riesgo. No se puede desperdiciar el potencial que tienen estas tecnologías en el tratamiento, identificación y cura de enfermedades. Hoy existen sistemas nanocompatibles con el sistema nervioso como Dendrimeros ramificados que tienen muchas de las funciones ya mencionadas. Así debe buscarse el arreglo estructura o molecular de fullerenos, nanocápsulas y nanopartículas en general para su alta confiabilidad en sistemas biológicos como degradación o absorción biológica no perjudicial. Pero nunca, a partir de hoy, dejar de usarlas y estudiar distintos usos benéficos para el ser humano.

Análisis del tema.

Como resultado del análisis de temas potenciales al trabajo de investigación he concluido, aun que no con un 100 porciento de certeza, lamentablemente por mi naturaleza indecisa, que el tema central que abarcar sean los fullerenos. Por su importante relevancia en los experimentos e investigaciones actuales en el campo de la nanotecnología, son populares pero además tienen un importante futuro en el mundo de la ciencia.

Claro que me gustaría como alumno de nanotecnología hacer mis propios experimentos para extracción o manipulación de esos escurridizos nanomateriales, pero desgraciadamente los experimentos que se requieren, son excesivamente caros e incluso muchos colegas investigadores aun mucho mejor capacitados que yo, no tienen el capital económico o los recursos necesarios para llevar a cabo estos experimentos. Los únicos experimentos  a nivel kínder de un laboratorio que conozco para la extracción de ciertos fullerenos y de manera aleatoria, son por ejemplo si logramos calentar a temperaturas extremas un pedazo de grafito, como el que encontramos en un lápiz, ¿pero como calentarlo a temperaturas extremas? Lógicamente no lo lograremos en la estufa de la casa, pero afortunadamente el grafito es propenso a absorber radiación en el rango de las micro ondas, entonces si meto a un micro de mi cocina  un lápiz y lo caliento,  lograre las temperaturas deseadas. Pero si bien a tales temperaturas el grafito, por ser rico en átomos de carbono y  por la alta cinética de los mismos a esa temperatura, lograra enlazarse de manera aleatoria hasta completar un fullereno,  habré obtenido en algún lugar de mi plasma de grafito y en un porcentaje menor a 0.0001% algunos fullerenos. Ahora bien el proceso para proteger el micro y no arruinarlo no lo se, quizá algún cerámico, ni tampoco y más importante la extracción para su posterior manipulación de ese porcentaje tan limitado de fullerenos.

Antes de seguir, se me acaba de ocurrir que quizá algunos de ustedes lectores no sepa bien que es un fullereno, una definición abstracta es que un fullereno puede ser un arreglo de átomos del mismo o diferentes elementos de manera que forme un enrejado de ellos y una molécula en tres dimensiones, así se forman estructuras como un tubo o una pelota de futbol, es decir un cilindro hueco o cuna esfera hueca. En los fullerenos los más estables y populares son los que manejan átomos de carbono como ejemplo: nanotubos de carbono o el C60

Ahora bien, continuando: por la complejidad de la experimentación con ellos, quizá sea más prudente hacer un reporte de investigación en el cual discuta, investigue y redacte sobre nuevos avances, experimentos de extracción, usos, tendencias, posibilidades, etc. Y que es algo mucho más alcanzable que la experimentación personal con los mismos. Eso, aun no esta muy claro para mi.

En cuanto el tema en cuestión: 
Los descubridores de los fullerenos, y que de hecho se llevaron un premio novel de fisica por su descubrimiento fueron los físicos Robert Curl,  Richard Smalley y Harold Kroto. Ademas,  los dos ultimos convertidos en unos de los principales investigadores de estos nanomateriales.

El interés principal en investigación y desarrollo de fullerenos, se encuentra tanto en nivel privado, militar y gubernamental, pensando en ellos como una tecnología creciente de gran utilidad, para su aplicación directa en aparatos electrónicos u otro uso análogo. Por ejemplo sencillo, se pude aprovechar la propiedad física de semiconductor o aislante de un tubo de carbono, dependiendo el arreglo que este tenga.  O como aquí se ilustra una tecnología ya existente, representa un fullereno de un diámetro menor inscrito en otro de diámetro superior  Ahora si intencionalmente se coloco un fullereno con propiedades conductivas dentro de uno con propiedades aislantes se consigue algo bueno. Estoy hablando de un cable de átomos de grosor que puede servir para circuitos o tecnologías electrónicas más compactas y veloces. Aquí una controversia pues algunos especialistas aseguran que mientras más pequeño sea un material conductivo, menor sera su potencia o capacidad de conductividad, pero  es de vital importancia seguir con la investigación  pues se pudiera dar otros usos a estos fullerenos como semiconductores que funcionen como un interruptor en un transistor. Ademas en razón de la potencia electrónica en la actualidad si bien no es tan cierto el seguir reduciendo el tamaño de las cosas que se usan en circuitos, si lo es la búsqueda de materiales de altísima calidad y que tengan mejores propiedades físicas  aquí el desarrollo de fullerenos como materiales cerámicos o conductores también tiene importancia.  En el futuro instantáneo de la electrónica el fullereno tendra gigantescas aplicaciones como un material diminuto.

La tecnología existe, lo que aun no existe y que es el problema actual del fullereno en general es el incrementar los porcentajes de rendimientos experimentales en la fabricación de fullerenos. Todos los experimentos posibles otorgan un ridículo mínimo de material susceptible a su previo tratamiento para extracción de material puro, lo que es un real problema. Aun hoy no podemos fabricar industrialmente materiales de este tipo, lo cual desgraciadamente lo hace una tecnología sin aplicación factible.

El  interés en la investigación de fullerenos recae en cualquiera que quiera hacer dinero,  la tecnología siempre se ha vendido  y se vende muy bien, asi pues el fullereno es parte del futuro de la tecnología y cualquier milicia, gobierno u organización que piense a futuro tendrá interés en el desarrollo de fullerenos y materiales nanométricos en general. Esto además origina una controversia vista desde un plano más alejado.

Posdata a un amigo: Sersh tenias razón en despertarte dos horas antes a hacer tarea, las ideas que antes no estaban, ahora aparecen de la nada. Es como sentirte en la película de “Sin Límites” y tomarte una pastillita. Eso demuestra la eficiencia de una mente descansada y relajada junto con la hermosa calma y tranquilidad de la madrugada. Seguramente podrás diferenciar la diferencia de una entrada que hago, al final de un arduo y desgastante día de trabajo o  cuando la hago recién empieza ese que hoy me aterra día de sufrimiento. En fin, un saludo Sersh.

Entrevista: Dr. Miguel Méndez

El doctor Miguel Ángel Méndez Rojas fue el destinado y mejor candidato a una entrevista profesionista, debido a su experiencia en el campo de la Nanotecnología. Actualmente es profesor de tiempo completo en la Universidad de las Américas Puebla. Y yo tuve el placer de ser alumno suyo  en primer y segundo semestre semestre, mientras él fue responsable de introducirme  en esta nueva carrera. Quizá para los que lo conozcan o hayan convivido con él, les sea familiar el que lo juzgue hoy como una persona muy inteligente, muy capas e incluso admirable pero tiene el ligero defecto de perderse en su platica. Por ello en vez de un reporte meticuloso, solo compartiré la “platica” (no entrevista) que tuvimos.

En cuanto a la carrera y lo que hablamos de ella, me llamo mucho la atención que hiciera énfasis en que: aun que las ciencias se tienen que estudiar meramente por vocación algo que distingue a la nanotecnología es que los alumnos en general la escogen directa e indirectamente por la cuestión monetaria. Refiriéndose a que el campo laboral que se tiene es tan extenso y demandante que el egresado se puede dar el lujo de cotizarse. El capital destinado, tanto publico y privado, es muy elevado en casi todos los países tanto desarrollados y subdesarrollados,  y se necesitan profesionistas capacitados lo cual convierte en una excelente opción para la investigación y el desarrollo.

También hablamos de lo que predilectamente se hace como nanotecnólogo. Así platico sobre procesos y manejo de herramientas a nivel laboratorio, dio algunos ejemplos como la litografía, el autoensamblaje molecular y usos de microscopios electrónicos, como el de barrido o el de transición que usan haces de electrones para irradiar una superficie y  sus funcionamientos para incluso ver átomos de elementos o moléculas diminutas. O también el uso de microscopios de sonda o de fuerza atómica que sirven entre otras cosas como pequeñas pinsas (aun que no se parecen nada pinzas) usando fuerzas electroestáticas y puntas muy finas (en la punta tienen solo un átomo) se pueden arrancar un electrón de una superficie y depositarlo en otras para hacer cosas “tontas o inútiles” como dibujos de átomos de grosor, pero que además en potencia tienen la capacidad de hacer cosas mas útiles como transistores moleculares o productos de la industria electrónica.

Después de una entrevista que me convirtió en platica llegue a la conclusión que necesito habilidades de Química, Física y matemáticas que son los tres pilares de mi carrera. Además de que para ser nanotecnólogo se necesita dedicación.

Mi Rancho

En los extensos territorios de las tres plataformas de Ciria, ahí, en un segundo piso entre la sección QA y QB  de los mares de libros, me rencontré con el  lugar al que realmente pertenezco, mi ranchito. Estaban ahí esperando a ser leídos mis pacientes libros de nanotecnología y procesos moleculares rodeados de “hartos” colegas suyos de la sección de Física. Ahí, me tope con los primeros rostros que han acompañado, hasta hoy en mi carrera; el meticuloso Schrödinger que me pego, hace ya un tiempo, mi primera cachetada con su ecuación que describe matemáticamente la oscilación del movimiento de el electrón saltando cuánticamente en una región probabilística, a la que llamamos orbital, basándose en una amplitud de probabilidad y una energóa cuantisada  y con esto me mostró como es la vida en este rancho. Y ese travieso y soñador Einstein que sin quererlo transformo parte de la mecánica cuántica y que paso a ser parte de la base de la física molecular y de todo en lo que creo.
Para bien, el rancho esta en una región basta, y cuenta con todo tipos de ayuda de otras diciplinas. los cuatro pilares de la nanotecnologia, la Física, las Matemáticas, la Química y la Biologia son otras secciones que dejaron de ser ranchos en Ciria y se convirtieron en ciudades. Y con tanto material yo estoy con potencial de trabajar.

Aaaaaah, que mi ranchito!! Algo difícil de entender (si te pones a leer tanto libro), pero es un bonito ranchito, y yo soy feliz viviendo en el.

Un Buen Comienzo

Hola a todos los lectores, mi nombre es teo y estudio la carrera de Nanotecnología e ing. Molecular en la Universidad de las Américas, Puebla. Originario de la ciudad de los ángeles, y amante de este país  pienso que la ciencia aquí y el avance tecnológico esta limitado por el pobre deseo de crecer de cada uno de nosotros; pero, defiendo que no tenemos otro limitante externo que nosotros mismos.

El propósito de este blog es discutir temas selectos de ciencia y tecnología en especial de la Nanotecnología, además de darle un enfoque en especial a los fullerenos, como el C₆₀. Siendo un blog meramente informativo y de retroalimentación, son bienvenidas cualquier sugerencia o comentario e incluso es muy útil si ustedes desean contribuir a la causa, compartir sus propias investigaciones y enriquecer más el sitio. Quizás pueda confundir a los blogueros como ustedes al llamar el blog “Fullerenos” y que él no esté estrictamente dedicado a los mismos. Pero como buena escusa académica el  nombre representa un ejemplo del enfoque que la nanotecnología ofrece, como lo son utilidades de la misma y tecnologías como el autoensamblaje molecular. Siéntanse bienvenidos por que este, más que mio es su blog.

Como información adicional, este blog servirá para un trabajo académico argumentativo en el que se defenderá una tesis, que aunque a la fecha no esta totalmente definida, será sobre los temas que se abarquen aquí. El blog hará el papel de bitácora "bastón" del ensayo y proporcionara al final las herramientas necesarias para realización del mismo.