Un equipo de investigadores del Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Zaragoza (INMA-CSIC-UNIZAR), está desarrollando una tecnología basada en la fabricación de puntas ultra-afiladas mediante haces de electrones e iones. El objetivo es utilizarlas en Microscopía de Fuerzas Atómicas y Magnéticas y poderlas aplicar en nuevos materiales, nanobiotecnología y nanomagnetismo. 

Esto abre nuevas opciones para utilizar materiales que permitan solucionar mejor las necesidades de la vida cotidiana en multitud de sectores, como el de los electrodomésticos, la joyería u otros bienes de consumo. Además, es una oportunidad para el tejido industrial y empresarial aragonés. 

En el campo de los nuevos materiales, se utilizará de modo novedoso un equipo de microscopía correlativa (combinando imágenes de un microscopio electrónico y de un microscopio de fuerzas atómicas) instalado en 2024 en la Sala Blanca del Laboratorio de Microscopías Avanzadas (UNIZAR). El objetivo es entender por qué los materiales presentan un buen o mal funcionamiento en cuanto a sus propiedades de resistencia mecánica, comportamiento eléctrico, estado magnético, etc., que los investigadores creen que está relacionado con las características y defectos de las superficies.

En el campo de la nanobiotecnología, el objetivo es observar las proteínas en su medio natural con mayor resolución espacial y temporal, para obtener información relevante en cuanto a su estructura tridimensional y su dinámica.

En el campo del nanomagnetismo, el objetivo es observar con mayor nitidez los dominios magnéticos presentes en multicapas magnéticas de interés para almacenamiento magnético y realizar irradiaciones con iones para crear canales eficientes de transmisión de la información almacenada magnéticamente.

Equipo multidisciplinar

El proyecto cuenta con la colaboración de investigadores de otros centros, como el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), la Universidad de Oviedo y la empresa ATRIA Innovación S.L. Además, en el proyecto se utilizará el equipo de microscopía correlativa adquirido recientemente por el Laboratorio de microscopías Avanzadas (UNIZAR).

El investigador principal del INMA es José María de Teresa (CSIC), que valora la importancia de esta línea: “Pensamos que la experiencia del grupo Nanomidas en la fabricación de puntas ultra-afiladas para microscopios de fuerza atómica y magnética puede tener un gran impacto en la investigación de otros grupos que trabajan respectivamente en el estudio de las propiedades de proteínas y en el estudio de nanomateriales magnéticos. Además, la aplicación de nuestras nanopuntas al estudio de nuevos materiales para electrodomésticos, joyería y otros bienes de consumo, que se realizará conjuntamente con la empresa Atria Innovation S. L. mediante un nuevo equipo de microscopía correlativa, puede abrir una nueva línea de trabajo con gran potencial de transferencia al tejido industrial aragonés.” Otros investigadores del INMA participantes en el proyecto son Soraya Sangiao (UNIZAR), César Magén (CSIC), Ana Isabel Gracia (ARAID-UNIZAR), Lucía Herrer (CSIC) y Tatiana Escalante (CSIC).

Ha sido financiado, además, por el Gobierno de Aragón, dentro de la convocatoria de Proyectos de I+D+i en líneas prioritarias y de carácter multidisciplinar con una inversión de 99.450 euros. 

Un equipo de investigadores del laboratorio de Neuroinmuno-Reparación del Hospital Nacional de Parapléjicos, centro dependiente del Servicio de Salud de Castilla-La Mancha, y del Instituto de Ciencias de Materiales del CSIC, abren nuevas opciones terapéuticas para el futuro diseño de posibles terapias celulares en esclerosis múltiple a través del uso de nanomateriales de grafeno, lo que les ha valido el premio Acción Investigadora de la publicación Redacción Médica.

En los últimos años, la nanomedicina ha surgido como un campo revolucionario para proporcionar novedosas aplicaciones médicas.

Entre los nanomateriales más relevantes que se están investigando para aplicaciones biomédicas, los derivados del grafeno se están convirtiendo en candidatos prometedores tanto para usos diagnósticos como terapéuticos.

Según el investigador principal del Laboratorio de Neuroinmuno-Reparación del Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo Diego Clemente López, las células mieloides supresoras presentan un elevado potencial terapéutico ya que son capaces de controlar la propia respuesta inflamatoria, así como de producir factores capaces de acelerar la maduración de las células encargadas de reparar las lesiones de los pacientes.

Sin embargo, “cuando se aíslan del organismo para cultivarlas en el laboratorio, pierden su capacidad de regular la inflamación”. “Por ello buscábamos algún soporte que nos permitiese mantenerlas activas en cultivo de cara a su posible trasplante posterior”.

Para ello, colabora Parapléjicos con el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), quien diseñó unos dispositivos de cultivo basados en óxido de grafeno en los que se demuestra que se mantenía la actividad de las células mieloides supresoras in vitro.

Según la investigadora del ICMM-CSIC, y codirectora de esta investigación, Concepción Serrano, “otro de los aspectos interesantes de esta investigación radica en la versatilidad del óxido de grafeno”.

Este trabajo ha permitido demostrar que la modificación físico-química de este nanomaterial es capaz de ejercer efectos biológicos específicos y opuestos sobre las células mieloides supresoras, manteniendo su viabilidad celular o induciendo su muerte.

“Estudios de este calibre sobre la modificación de la biología de las células mieloides supresoras mediante nanomateriales basados en grafeno demuestran que su versatilidad los convierte en prometedoras herramientas nanotecnológicas para la modificación de las células mieloides supresoras en diversos contextos patológicos, como las enfermedades autoinmunes”, ha afirmado Serrano.

Su potenciación promovería el control de la inflamación, o el cáncer, donde su inactivación o eliminación es una estrategia exitosa para el control de la evasión inmune que está detrás del crecimiento descontrolado de las células tumorales, argumenta.

El premio Acción Investigadora lo han recogido los protagonistas de esta investigación, el propio Diego Clemente López, del Laboratorio de Neuroinmuno-Reparación del Hospital Nacional de Parapléjicos de Toledo y María Concepción Serrano López-Terradas, científico titular del Instituto de Ciencias de Materiales del CSIC, junto a Celia Camacho Toledano e Isabel Machín Díaz, miembros destacados del equipo que llevó a cabo el proyecto premiado por Redacción Médica.

La directora general de Abbott Diabetes Care España, Sarah Christiaanse y el director de Redacción Médica, Óscar López, entregaron el galardón.

El tejido asociativo para ayudar a afectados por lesión medular y a sus familias

Tal día como hoy, Día Nacional de la Esclerosis Múltiple, Diego Clemente destaca la importancia del tejido asociativo que tanta ayuda presta a las personas afectadas y a sus familias.

En el caso de Esclerosis Múltiple de Toledo (ADEMTO) destaca su profesionalidad y su “alta calidad humana”.

Además, no sólo piensan en el hoy de las personas afectadas, sino que buscan mejorar su futuro a través del apoyo y estímulo a la investigación.

Para ello, han lanzado bienalmente el Premio Esperanza, al mejor artículo científico realizado en un laboratorio español.

Además, coorganizan junto con Diego Clemente el Curso de Verano 'Nuevos Avances y Desafíos en la Esclerosis Múltiple' en la Universidad Internacional Menéndez Pelayo donde clínicos y científicos debaten sobre los últimos avances en el campo y las necesidades de las personas afectadas.

Este año, del Laboratorio de Neuroinmuno-Reparación del Hospital Nacional de Parapléjicos ha abierto las puertas de la Unidad de Investigación a los profesionales de ADEMTO, compuesto por un equipo interdisciplinar de trabajadoras sociales, logopeda, terapeuta ocupacional, neuropsicóloga, fisioterapeutas, conductor de transporte adaptado y personal administrativo.

La idea, concluye Diego Clemente, es fomentar la participación ciudadana en la investigación biomédica. Para ello, se enseñará cómo es el día a día, visitando el laboratorio, y los servicios de apoyo a la investigación del hospital.

Después se mantendrá una reunión de trabajo donde se abordará de primera mano las líneas de investigación y se escucharán ideas y sugerencias.

La nanotecnología une en un mismo campo científico los últimos avances de la física, la biología, la electrónica o la química. Es una especialización puntera pero que cada vez va a tener un mayor impacto en nuestras vidas, ganando presencia en áreas que van desde la medicina hasta los procesadores de los móviles. Por eso una conversación con una reputada nanotecnóloga como Sonia Contera (Madrid, 1970) significa saltar desde los riesgos de la inteligencia artificial hasta los problemas de los implantes cerebrales de Neuralink, y desde el tratamiento del cáncer hasta los beneficios que pueden suponer las acciones de los antivacunas.

Contera es vicedecana del departamento de Física de la Universidad de Oxford, donde dirigió su programa de Nanotecnología. Ha pasado unos días en Madrid para presentar su libro Nanotecnología viva (Arpa Editores), en el que explica las reglas especiales que rigen el mundo de la nanoescala (donde “se está desarrollando un nuevo método de fabricación, una nueva creatividad”, revela) pero también reflexiona sobre el poder y la tecnología. Un campo donde ahora mismo la IA y los múltiples avisos sobre sus potenciales peligros acaparan el debate: “Cuidado con los que piden parar el avance tecnológico para sus propios fines”, avisa en una entrevista con elDiario.es.

Al hablar de “nanotecnología”, a muchas personas puede venirles la imagen de robots muy pequeños, adaptados para hacer cosas dentro del cuerpo. Pero no funciona realmente así, ¿verdad?

De robots más o menos normales pero miniaturizados a la escala nanoscópica, sí. En realidad, la nanoescala es una escala especial del universo. Por eso la vida en la Tierra surgió en una escala nanoscópica, porque tiene características especiales. Es donde se junta la física, la química, la mecánica, la electricidad. Es todo tan pequeño que si tienes una reacción química, te mueves. Si eres más pequeño que un átomo ya no puedes hacer esas cosas, porque no tienes forma, mientras que si eres más grande ya no puedes acoplar la química a la mecánica de la misma manera. Es un punto especial, pero eso también significa que no puedes construir todas las formas que quieras, como un robot, porque no hay espacio. Tienes que aprender a construir como construye la biología. No puedes hacer robots, pero puedes hacer nanomáquinas. Una de las cosas que hemos aprendido es que fabricar cosas en nanoescala de una forma que sea racional para nosotros es muy difícil, pero que la biología sí lo sabe hacer. Entonces, lo que estamos investigando ahora es cómo usar las células, las bacterias o las levaduras como fábricas de estructuras nanotecnológicas que se pueden usar en la medicina o, en el futuro, para construir dispositivos electrónicos o incluso sistemas de computación nuevos.

En el libro llama la atención el uso de algunos términos en este sentido, como la posibilidad de construir “cadenas de montaje” con nanopartículas.

Sí, son cadenas de montaje en la nanoescala. Es una investigación que viene de los años 80, cuando nos dimos cuenta de que se podía utilizar el ADN para esto. Solo entre un 5% y un 12% del ADN es genes. El resto es su forma, su estructura, que además se parece mucho a bloques de Lego, con cuatro permutaciones diferentes. Nos dimos cuenta de que esos bloques de fabricación a la escala nanoscópica se podían usar para otras cosas. La investigación ha avanzado mucho y ahora hay gente que los usa para crear raíles de ADN y formar verdaderas factorías de moléculas. No está claro que esto vaya a ser una manera útil de fabricar nada, porque los caminos de la innovación son complejos y no todos los inventos llegan a la realidad, pero se está investigando.

¿Es un campo que también está revolucionando la inteligencia artificial?

Se habló mucho de AlphaFold [un proyecto de IA de Google] durante la pandemia, ya que fueron los primeros de predecir la estructura de las proteínas. Predecir la estructura de las proteínas tiene mucho interés, piensan las personas que se dedican a la farmacología, porque entender las proteínas nos permitirá crear nuevos fármacos. También nos sirve para entender de lo que estamos hechos. Pero yo creo que lo más interesante es utilizar ese conocimiento en reverso. Ahora podemos diseñar en el ordenador proteínas que no existen en la naturaleza y crear unos genes especiales para que las levaduras fabriquen esas proteínas. Se hace a través de sistemas biológicos que no entendemos pero que tienen una precisión atómica. Es un nuevo método de fabricación, una nueva manera de diseñar cosas. Una especie de nueva creatividad, que es algo que hablo también en el libro, la creatividad de los sistemas complejos.

¿Nosotros sabemos el punto inicial y el resultado, pero no comprendemos del todo lo que pasa en el medio?

Como con los algoritmos de inteligencia artificial. Una cosa que nos está pasando ahora, que históricamente es muy diferente a todo lo que hemos hecho en ciencia desde el siglo XIX, es que se está cayendo la idea de que todo lo podíamos racionalizar. Pensábamos que íbamos a poder controlar todos los pasos del proceso científico de una manera muy racional y lógica. Ahora estamos aprendiendo que si realmente queremos hacer estructuras más avanzadas, con menos uso de energía por ejemplo, debemos incorporar procesos fuera de nuestro control. Es algo muy interesante también a nivel filosófico. Tanto con la inteligencia artificial como con los sistemas de nanofabricación y nanotecnológicos estamos llegando a lo que queremos llegar, pero sin poder controlar el proceso de una manera absoluta. Estamos cambiando nuestra relación con la naturaleza. Es como lo de ChatGPT: queremos crear inteligencia, pero en el momento que creamos inteligencia se nos va a una cosa que ya no es racional. Creamos los ordenadores para hacer procesos lógicos y llega ChatGPT y dice lo que le da la gana, sea verdad o no. Estamos un poco igual en casi todos los campos, estamos llegando a los límites del plan súper-racionalizador que teníamos.

Pensábamos que íbamos a poder controlar todos los pasos del proceso científico de una manera muy racional y lógica. Ahora estamos aprendiendo que si realmente queremos hacer estructuras más avanzadas debemos incorporar procesos fuera de nuestro control

En la tecnología digital hay cierta controversia por el gran peso que tienen las multinacionales digitales en estos avances, capturando prácticamente toda la innovación. AlphaFold es un proyecto de Google… ¿existe esta preocupación también en nanotecnología?

La nanotecnología de hecho fue una de las primeras ciencias que se empezó a autorregular. Surgió en los 90, justo después de los grandes movimientos que hubo contra la modificación genética de los alimentos. Hubo un par de libros muy sensacionalistas sobre el futuro de la nanotecnología, de los nanorobots que nos iban a comer a todos y fue la misma comunidad científica la que empezó a investigar cómo hacer que la innovación y la investigación fueran responsables. Son normas que ahora forman parte de la comunidad europea, que hablan de tener diversidad en los equipos, de la ética... Fueron los científicos los que empezaron a hablar de la ecotoxicidad de las nanopartículas y de los posibles efectos no deseados. Pero quizá, como era una cosa material que podía afectar a la salud, fue fácil convencer a los poderes públicos de que había que regularlo. El problema es que en las tecnologías digitales no hubo ese paso de regulación. Es algo que depende más de la geopolítica también, porque lo que tú no innoves lo va a innovar otro y entran muchas fuerzas que están compitiendo para llegar a la superioridad.

Creo que otra de las razones por las que no tenemos tanta regulación en el terreno digital es porque la mayoría de la innovación digital se aplica y es aprovechada por los poderes que ya existen, mientras que muchas de las aplicaciones nanotecnológicas son disruptoras con esos poderes. Lo hemos visto con Moderna y BioNTech, que eran empresas que no existían antes. En esos juegos de poder de quién disrumpe a qué, se vio que la tecnología digital se podía controlar. Es ahora, cuando empieza a despegar la inteligencia artificial más disruptora, cuando nos ponemos nerviosos y surgen determinados mensajes anticiencia. Hay que tener mucho cuidado con ellos. ¿Quién los controla? La tecnología es muy poderosa. Se puede usar para cosas buenas y para cosas malas, pero la anticiencia tiene el mismo poder de destrucción de la democracia y del bienestar de la gente, cuando ataca a esa tecnología que puede ayudar. Hay que tener cuidado con quién maneja las agendas, quién maneja la conversación sobre la anticiencia y quién lanza los mensajes contra el avance tecnológico para sus propios fines. Es algo que discuto en el libro. Tenemos que acostumbrarnos a interrogarnos sobre por qué ciertos personajes que en un momento dado están muy a favor de un desarrollo tecnológico luego no lo están respecto a otros. A lo mejor es porque quieren ralentizarlo todo para lograr la tecnología para ellos más adelante. Debemos interrogarnos sobre las dos cosas: quién usa la tecnología y para qué, pero también quién está usando la anticiencia y para qué. Y desde luego, tenemos que ser todos muy sinceros en por qué estamos desarrollando tecnologías, que es parte también de cómo comunicamos la ciencia.

También está creciendo el discurso anticiencia que surge sin una agenda tan clara, sino impulsado por el miedo o las teorías de la conspiración.

Pero es normal. Es normal preguntarse si me puedo fiar de esta tecnología o no, yo también lo hago. Cuando surge una nueva tecnología, lo primero que miro es quién la está haciendo, por qué, cuáles son los intereses que hay detrás. Claro, yo tengo la capacidad científica de mirar luego los artículos y decidir. Pero incluso entonces, como dentro de la ciencia también hay mucha ciencia que no es buena, que es política, se vuelve todo muy complejo. Yo creo que la única solución es que la gente vea cómo se produce la ciencia, cuáles son los intereses detrás, las cosas que pueden salir y las que no pueden salir. Y desde luego, regulación. La regulación es una cosa muy importante, no solo porque protege a los ciudadanos, sino porque crea este diálogo con los científicos y también facilita la innovación. Hay muchos inversores que no apuestan por determinadas tecnologías porque no hay regulación sobre esos temas y claro, nadie invierte en algo que en cinco años puede estar bloqueado.

La regulación es una cosa muy importante, facilita la innovación

Las vacunas del coronavirus fueron la primera aplicación práctica a gran escala de la nanotecnología. También sufrieron grandes campañas de desinformación, con bulos que aseguraban que las vacunas llevaban chips. ¿Le preocupa que siga ocurriendo en el futuro?

Las vacunas ya en el siglo XIX eran problemáticas. Toda campaña que viene desde arriba y que pretende que toda la población haga algo es problemática. En España hubo grandes divulgadores y además lo hicieron ellos solos desde su casa, científicos que analizaban desde el punto de vista más sincero que ellos podían qué eran las vacunas, de dónde salían. España tiene grandes divulgadores. En Inglaterra fue bastante peor y hay mucha gente que no se ha puesto la vacuna.

Tiene que haber un diálogo. Y a lo mejor digo algo controvertido, pero si ves la sociedad entera como un conjunto de toda la diversidad social necesaria para que no se extinga la raza humana, los antivacunas también son una fuerza útil en cierto sentido. Fuerzan a las farmacéuticas y a los gobiernos a demostrar que sus vacunas son efectivas. A lo mejor lo hacen sin intención, pero socialmente también nos beneficiamos de los antivacunas. El problema es si empieza a subir su número y llega a ser tan alto que deja de ser algo minoritario. O sea, yo creo que estos diálogos de la ciencia son bastante importantes y que hay que tratar a la gente con respeto. Hay que intentar entender por qué la gente reacciona contra la ciencia.

Socialmente también nos beneficiamos de los antivacunas

Hablábamos de que la innovación digital está casi por completo en poder de las multinacionales, ¿cómo está la situación en el ámbito de la nanotecnología?

En nanotecnología hay más inversión pública, aunque nanotecnología también son los chips de Taiwán y los procesadores de Nvidia, ojo. En la parte electrónica de la nanotecnología es casi todo privado, pero la investigación fue fundamental y se hizo en Japón, EEUU o Países Bajos. Creo que es muy interesante mirar a Moderna y BioNTech, dos empresas de las que hablo mucho porque las fundaron personas que no estaban en el circuito tradicional de la ciencia, en el caso de BioNTech dos inmigrantes turcos en Alemania. Se crearon 10 años antes de la pandemia para tratar el cáncer con nanopartículas pero han sido muy estratégicos, supieron ir a por las patentes que necesitaban y captar inversión pública y privada para mirar a largo plazo. 

En los últimos años también hay cada vez más startups, que intentan huir del conservadurismo de la ciencia académica y hacer cosas nuevas. La inversión de los fondos de capital de riesgo ha hecho que mucha gente que tenía muchas ganas de hacer cosas nuevas se haya podido montar sus empresas y se haya creado un ecosistema muy interesante.

También hay grandes fortunas invirtiendo en startups científicas como Elon Musk con Neuralink, su empresa de implantes cerebrales. 

Hombre, Neuralink está muy poco claro que vaya a llegar a los objetivos que persigue. Muchas de estas grandes empresas no se dan cuenta de lo complejos que son los problemas que intentan resolver. Piensan que simplemente metiendo muchísimo dinero podrán solucionarlos. Y luego hay muchos científicos a los que también les encanta prometer cosas que no pueden cumplir. Ahí está la historia de Theranos.

A Neuralink le acaban de dar el visto bueno para empezar sus ensayos en humanos.

Los implantes intracraneales, que es un campo que yo estoy empezando a investigar porque neurocientíficos de Oxford me han pedido que les ayude a mejorar los implantes para sus estudios. El problema es que cuando metes algo duro en el cuerpo, pero sobre todo en el cerebro, el cuerpo detecta que hay algo extraño, como cuando se te mete una espina, y empieza a crear el tejido de una cicatriz alrededor. Entonces, claro, cuando mides o cuando interaccionas con el cerebro a través del implante, no interactúas con el cerebro, sino con la cicatriz. Estamos intentado evolucionar los implantes blandos con materiales biocompatibles (no solo yo, hay mucha gente trabajando en esto) que puedan hablar directamente con las neuronas. 

Yo he estado leyendo la información publicada por Neuralink sobre sus implantes y eso va a crear mucha reacción inmunológica. Pero tienen dinero y tienen ambición, que es algo que muchas veces falta en la academia. Veremos. De momento no han conseguido ninguno de los objetivos que se habían puesto como meta. También es muy importante la regulación y que se siga avanzando con los neuroderechos, para asegurar cosas como la identidad y la privacidad mental.

Más allá de Neuralink, ¿dónde está ahora mismo la vanguardia de la nanotecnología? ¿Qué avances nos esperan en los próximos años?

Todo el beneficio que han tenido Moderna y BioNTech con las nano-vacunas va a cambiar el tratamiento del cáncer. Estas dos empresas se fundaron para crear nanopartículas para modular el sistema inmunitario, para que fuera capaz de identificar las células de cáncer y destruirlas. Antes de la pandemia hubiera sido muy difícil que la gente usara nanopartículas porque a todo el mundo le hubiera dado miedo. Pero ya las llevamos todos dentro y hemos sobrevivido a la pandemia gracias a ellas. Creo que este cambio de actitud sobre la nanomedicina y todo el dinero y el conocimiento que ha generado con las vacunas del COVID van a hacer que el tratamiento del cáncer en los próximos diez años evolucione bastante.

La nanotecnología aplicada a la medicina prevé importantes avances, algunos ya se están materializando, en el diagnóstico, terapias y tratamiento de enfermedades como la COVID-19 o el cáncer.

En la COVID se está avanzando para identificar de forma rápida los parámetros que definen la reacción a la enfermedad --mientras unas personas son asintomáticas, otras sufren efectos secundarios durante mucho tiempo--, lo que permitiría adaptar terapias a los pacientes, mientras en el cáncer las nanopartículas de oro se ha demostrado que pueden evitar muchos de los efectos de la quimioterapia.

Así lo ha explicado en rueda de prensa el doctor en Ciencias Químicas, director científico y jefe de grupo del CIBER-BBN, académico de número de la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Luis Manuel Liz Marzán, que ha inaugurado hoy el curso 'La medicina del futuro: nanomedicina' en la Universidad Internacional Menéndez Pelayo (UIMP).

En relación a la COVID, Liz ha indicado que actualmente no se sabe cómo afecta el coronavirus a cada persona, pues “hay quien lo pasa sin enterarse” mientras existe un grupo de población que sufre la COVID persistente, con efectos secundarios durante mucho tiempo.

Por eso resulta crucial identificar los parámetros que definen esta reacción a la enfermedad e identificarlos de una forma “lo suficientemente rápida como para adaptar terapias a cada grupo de pacientes”. “Si esto puede llegar este año o los próximos, no lo sé, pero los avances que estamos haciendo son esa dirección”, ha indicado.

Liz ha señalado que el futuro de la nanotecnología se dirige a muchos ámbitos, uno de los cuales, “clarísimo”, es el diagnóstico, porque las propiedades de los nanomateriales lo “facilitan enormemente”.

Un claro ejemplo son los test de antígenos, “que no siempre funcionan bien, pero nos ayudan a resolver muchos problemas en la vida cotidiana”, ha dicho.

Y ha aclarado que estos test no han surgido para el Covid sino que su concepto es el mismo “que llevamos décadas utilizando para los test de embarazo y muchos otros diagnósticos”, basados en las propiedades de los nanomateriales que no existe en materiales con otro tamaño.

Además, esos y otros materiales se pueden utilizar para terapias. En este sentido, Liz trabaja fundamentalmente con nanomateriales de oro y ya existen estudios de ensayo clínico de tratamiento específico y selectivo de cáncer con nanoparticulas de oro, “que si se llegan a aceptar y administrar de la forma adecuada pueden evitar enormemente muchos de los efectos secundarios que tenemos en la quimioterapia”, ha asegurado.

Igualmente los nanomateriales tienen aplicación en los tratamientos. La liberación de fármacos, que es uno de los temas donde más se ha trabajado desde el comienzo de la nanomedicina, sigue avanzando, ha afirmado.

Al respecto ha explicado que hay materiales que se pueden dirigir de forma bastante específica a la zona donde tienen que actuar. “La velocidad de liberación de los fármacos se puede adaptar para reaccionar de una forma bastante precisa al entorno y la composición química de la zona donde deben actuar”. Así, ha dicho que en los tumores se sabe que hay una variación del ph que puede activar o desactivar la degradación del transportador del fármaco “y eso puede hacer más eficiente o incluso mas suave el tratamiento de una cierta enfermedad”.

El doctor ha referido que actualmente se están considerando muchas direcciones de actuación, y algunas de ellas ya están dando lugar a tratamientos y diagnósticos “muy eficientes”, mientras otras todavía están “en marcha”.

En este sentido, ha señalado que actualmente hay “muchísimas pequeñas empresas”, sobre todo en Estados Unidos, que surgen de ideas de aplicación novedosa y que encuentran inversores que apuestan “por estas tecnologías de futuro”.

Al respecto, Liz ha abogado porque el modelo de ciencia y de transferencia “vaya cambiando gradualmente en España y que vayamos más a ese tipo de modelo donde las ideas sean las que den lugar a la inversión y a la transferencia al mercado o la clínica”.

En relación al coste de la nanomedicina, el experto ha comentado que analizar esta cuestión es “muy complicado”. “Por una parte existen muchas terapias aceptadas para distintos tipos de enfermedades pero no existe esa adaptación de la dosis y el tipo de terapia”.

“En el caso de una fiebre hay gente que le va mejor el Paracetamol y otra el Ibuprofeno. Si supiéramos cuál es el parámetro que lo define y pudiésemos identificarlo con anterioridad, nos ahorraríamos muchísimo en medicamentos que no son efectivos”, ha afirmado.

Y ha apuntado que en enfermedades “mas serias”, si se tiene en cuenta el coste de hospitalización, “también cambia el cálculo completamente”.

“Decir si será más o menos costoso no es fácil, pero claramente tendría muchas ventajas”, ha asegurado.

Liz ha estado acompañado por el coordinador de la red de española de Nanomedicina del Consejo Superior de Investigaciones Científica (CSIC), Fernando Herranz, y por Ana Victoria Villar Ramos, del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC).

Herranz ha explicado que el objetivo del curso es fomentar la integración, intercambio y colaboración entre los distintos grupos de trabajo del CSIC en nanomedicina, que aglutina a 130 investigadores de numerosas disciplinas.

La cooperativa alavesa I+Med invertirá en los próximos tres años 20 millones de euros para consolidarse como líder mundial en el campo de la medicina basada en la inteligencia artificial, más concretamente en el desarrollo de los nanohidrogeles, nanopartículas capaces de llevar los fármacos a las células o los órganos diana, aumentando su efectividad. El parque tecnológico de Álava, en Miñano, donde se ubica esta empresa, albergará en 2024 el primer Instituto Biomédico de Nanohidrogeles Inteligentes (IIBNI) del mundo y supondrá la incorporación a la plantilla actual de la empresa de 60 personas de alta cualificación. Actualmente conforman la plantilla 71 personas, de los que 58 son investigadores.

Esta inversión consolida Álava como foco de iniciativas relacionadas con la farmacia y la biomedicina, según se ha puesto de manifiesto durante la presentación del proyecto, en el que los representantes de la empresa han estado acompañados por la consejera de Desarrollo Económico, Arantxa Tapia, el diputado general de Álava, Ramiro González, y el alcalde de Vitoria, Gorka Urtaran. Los responsables de esta empresa consideran que el lanzamiento de este proyecto, “disruptivo en su concepción”, supondrá para I+Med “no solo un espaldarazo internacional en términos de referencia científica, sino un importante y positivo crecimiento en términos financieros”. De hecho, esperan multiplicar por 2,5 los resultados en tres años y pasar de los diez millones de cifra de negocio este año a los 25 millones de euros de facturación en 2025. También la vertiente laboral experimentará una favorable evolución con esta inversión, ya que de las actuales 71 personas que conforman la plantilla se pasará a 125 al inicio de la actividad, prevista para finales de 2024. De todos ellos, además, un centenar serán investigadores de primer nivel.

La inversión está dividida en dos partes. La primera, valorada en 8 millones de euros, se destinará a levantar la nueva infraestructura que albergará al Instituto Internacional Biomédico de Nanohidrogeles Inteligentes. En su interior contemplará el área de I+D+i de la cooperativa, así como una planta farmacéutica vanguardista para el lanzamiento y distribución de nuevos medicamentos. El nuevo ‘cuartel general’ de I+Med se construirá sobre una superficie de 3.600 m2 y estará distribuido en dos plantas. La cota cero acogerá todo lo concerniente a administración y logística; en la primera se alojará toda la actividad investigadora y de producción, mientras que el ático, bautizado como ‘Gure Etxea’, ‘La casa de los Científicos’, se destinará a la zona libre, lúdica y creativa del personal investigador de la cooperativa. “El resultado es una propuesta arquitectónica marcadamente funcional e inteligente que responde a las especiales necesidades de una planta farmacéutica”, señalan desde la empresa sobre un proyecto que se ha elaborado siguiendo criterios de eficiencia ambiental, y que ha corrido a cargo de la firma LKS Krean.

Además, I+Med ha reservado la parcela anexa con 10.000 m2 para una posible ampliación y expansión del Instituto. La segunda parte de la inversión, dotada con 12 millones de euros, tendrá como fin la apuesta por tecnología y maquinaria de última generación, así como en la atracción y retención de personal de alta cualificación. “Este proyecto confirma que sí es posible el desarrollo en Euskadi de Ciencia e Innovación en torno a un sector tan estratégico como el de la Salud, y que la construcción de un ecosistema vasco donde prime el valor científico por encima de ratios económicos tampoco es ninguna quimera”, ha sostenido Manu Muñoz, socio fundador de I+Med.

Fármacos más efectivos  

Desde su fundación en 2014, esta cooperativa de científicos ha centrado su actividad en el desarrollo de proyectos de nanomedicina personalizada en el campo de los nanohidrogeles inteligentes de liberación controlada de fármacos y sustancias. “Son sistemas alternativos para la dosificación de los fármacos que permiten abordar al órgano diana de una forma más efectiva y directa, lo que repercute en un doble beneficio social: por el lado económico reduce el gasto farmacéutico, y por el lado del paciente, se somete a un tratamiento más efectivo con una menor exposición a fármacos, lo que evita sus efectos secundarios y repercute en una mayor calidad de vida”, explica Muñoz I+Med cuenta actualmente en el mercado con nueve referencias de Medical Devices y tiene en su haber seis patentes tecnológicas. Ahora mismo, investiga en 18 nuevos proyectos que verán la luz próximamente, algunos durante la transición hacia la nueva planta y la mayoría a partir de 2024 coincidiendo con la inauguración del Instituto, según han señalado.

María Jiménez Movilla y Francisco Alberto García Vázquez, Investigadores de la Universidad de Murcia (UM), patentan un nuevo método de aplicación en estudios de técnicas de reproducción asistida apoyada en nanotecnología. La técnica consiste en la magnetización de los embriones para facilitar su manipulación.

Los expertos utilizan una proteína recombinante, que se encuentra de forma natural en el propio organismo y les sirve como nexo de unión entre la parte externa del embrión y las nanopartículas. “Añadimos estas partículas magnéticas, conjugadas a la proteína, que se adhieren al embrión, y, de este modo, se pueden desplazar o mantener donde se desee”, explica García Vázquez.

En los procedimientos tradicionales los recubrimientos son utilizados para incorporar las moléculas que van a llevar a cabo una función específica prevista para la nanopartícula.

La propiedad intrínseca de la nanopartícula, de naturaleza férrica, y su posterior adhesión al embrión le confieren la capacidad de ser atraídos por un campo magnético para ser manipulados sin la necesidad de un contacto físico.

Con esta nueva metodología se podrá desplazar el embrión a través de superficies imitando el movimiento que realizan a través de las trompas y el útero y, mediante un campo magnético fijo, se inmovilizará la célula y se modificarán los medios que se usan en técnicas de reproducción in vitro sin necesidad de manipulación.

En el campo de la reproducción es muy importante desarrollar técnicas

que faciliten descifrar las posibles causas de la infertilidad, además de diseñar técnicas de reproducción in vitro que imiten al máximo las condiciones fecundantes de forma natural.

La viticultura y el respeto al medio ambiente se dan la mano en una de las bodegas más innovadoras de la provincia. Finca Antigua, propiedad de la familia Martínez Bujanda, ubicada en Los Hinojosos, utiliza desde el año 2015 la nanotecnología para optimizar los recursos hídricos de la finca, consiguiendo un ahorro de más de 400.000 metros cúbicos de agua al año.

Es la primera bodega en España que aplica a la viticultura esta tecnología que se dedica al diseño y manipulación de átomos o moléculas, lo que le ha valido un premio del Gobierno regional en el acto institucional que se celebró el mes de marzo en Sisante con motivo del Día de Agua.

Como explica a Las Noticias el director técnico del grupo bodeguero Familia Martínez Bujanda, Lauren Rosillo, aunque esta tecnología la utilizan desde hace tres años, anteriormente venían aplicando otro tipo de técnicas para dosificar el agua tales como el uso de minerales naturales para minimizar la transpiración de las plantas.

“Entendemos que la viticultura debe ser de secano o con el mínimo uso de los recursos hídricos, sobre todo en épocas de sequía como la que hemos padecido en los últimos años”, subraya

Pero, ¿cómo se lleva la nanotecnología al mundo del vino?. “Se basa en hacer las moléculas de agua más pequeñas, más delgadas, de modo que penetren mejor en la tierra y sean más fáciles de asimilar por la planta. Con menos cantidad de agua podemos hidratar la planta de forma mucho más eficiente”, detalla Rosillo.

Hasta ahora se había utilizado sobre todo en centrales nucleares porque el núcleo de fusión necesita gran cantidad de agua para su refrigeración y con menos agua se puede enfriar mejor, pero nunca se había hecho algo así y con tanto éxito en unos viñedos.

Beneficios

Los beneficios son sustanciales: un ahorro en el consumo de agua que alcanza el 50 por ciento y que han podido constatar en las últimas temporadas tan secas y, además, se ha reducido de forma sustancial la cantidad de lodos acumulados en las balsas de riego. No solo eso. “También hemos observado un incremento de calidad de las uvas, ya que el uso eficiente del agua también favorece los procesos de fotosíntesis. Hemos tenido uvas de mejor color, de mejor grano. Los solutos han sido mucho más ricos en las plantas irrigadas con agua fina”, ha comentado el enólogo. Y, por tanto, con uvas mejores salen mejores vinos.

Gracias a este modo de cultivo, Finca Antigua ha conseguido unos resultados asombrosos y esperan que otras bodegas se unan a este sistema con el que se consigue un uso racional de un bien limitado como es el agua.

Por otra parte, tienen abiertas otras líneas de I+D centradas en el viñedo como el estudio de un fungicida ecológico para tratar las enfermedades del hongo de la madera, conocido como yesca, que puede causar la muerte súbita de la planta, y es uno de los problemas más importantes que afectan a la viticultura en estos momentos.

Respecto al reconocimiento del Gobierno regional, Rosillo ha declarado que “estamos muy satisfechos porque es el reconocimiento a un trabajo muy particular, que ha sido un desarrollo propio. Nos sentimos muy contentos de que se reconozca el respeto al medio ambiente y un uso racional del agua en la viticultura”.

Sobre este aspecto, quiere lanzar un mensaje a los viticultores. “No tiene sentido producir excedentes a costa de un recurso limitado como es el agua para que el precio de la uva caiga. Esto empeora nuestra imagen y nos convertimos en el azote de la viticultura a nivel mundial, porque Castilla-La Mancha tiene mucho peso en ese contexto”. Es esencial, dice, que todos se den cuenta de que una producción menor con un uso sostenible de los recursos naturales no va a afectar en absoluto a la renta final.

Los nanomateriales son aquéllos que tienen dimensiones en el rango de los nanómetros, típicamente por debajo de 100. Pero, ¿por qué son importantes los nanomateriales?. Podría pensarse que la miniaturización es la razón fundamental. En un mundo en el que los móviles y los ordenadores han ocupado nuestras vidas, es cierto que esta puede ser una razón de peso. Los microprocesadores que son considerados el cerebro de los ordenadores, están compuestos de unidades más pequeñas llamadas transistores. La rapidez de estos cerebros depende de la cantidad de estos transistores, por lo que su miniaturización es crucial para conseguir ordenadores más potentes. De hecho, Gordon Moore predijo en 1965 con la famosa ley que lleva su nombre que la demanda de ordenadores cada vez más potentes obligaría a la tecnología a duplicar el número de transistores integrados en un microprocesador cada 2 años. Más de 50 años después, esta ley se ha cumplido con gran precisión y hoy en día los microprocesadores contienen más de 10 mil millones de transistores.

Pero quizás la razón más importante y fascinante desde el punto de vista científico es que cuando los materiales se encuentran estructurados en la nanoescala presentan propiedades singulares, a menudo superiores a las de su correspondiente macroscópico. La nanoestructuración modifica las propiedades físicas de los materiales como las mecánicas, ópticas o eléctricas, entre muchas otras.

La fabricación de materiales en la escala nanométrica puede alcanzarse siguiendo dos aproximaciones distintas. La primera se denomina top-down (de arriba abajo) y se basa en la erosión o división de un material que va reduciéndose hasta alcanzar la escala y diseño deseado. Esta aproximación es de especial relevancia en la industria, ya que engloba procesos usados ampliamente en la fabricación de dispositivos electrónicos. Por ejemplo, hoy en día los transistores que componen los microprocesadores se fabrican por nanolitografía óptica (top-down) que se basa en la utilización de resinas que reaccionan ante la luz y que mediante el uso de máscaras permiten retirar esta resistencia en zonas determinadas. De este modo se crea así un patrón deseado que delimita una zona para la deposición de un segundo material o para la erosión del material ya existente.

En la segunda aproximación denominada bottom-up (de abajo a arriba) se parte de estructurales básicas como átomos o moléculas que se ensamblan o depositan hasta llegar al nanomaterial deseado. Esta aproximación bottom-up tiene un gran potencial, ya que permite la fabricación de nanomateriales con una mayor precisión, llegando incluso a obtener precisión atómica. A pesar de la potencialidad de las aproximaciones bottom-up, es necesario avanzar en las técnicas involucradas ya que usualmente presentan velocidades de fabricación más bajas, suponiendo un coste mayor en procesos industriales.

Un ejemplo característico de la potencialidad de la nanoestructuración se encuentra en los materiales basados en carbono. El material del que está compuesto la mina de un lápiz se llama grafito, que está formado por un apilamiento de láminas de carbono. Cuando una de estas láminas con un solo átomo de espesor se encuentra aislada se le conoce como grafeno. El grafeno presenta propiedades físicas muy atractivas tales como su rigidez, su alta conductividad térmica o su alta velocidad electrónica. Tal es el interés de la comunidad científica en este material que la Unión Europea con el emblema Graphene Flagship ha financiado la mayor iniciativa en investigación en Europa con un presupuesto de mil millones de euros.

Si seguimos nanoestructurando una lámina de grafeno cambian por completo muchas de sus propiedades, en concreto las electrónicas. El grafeno es un material conductor que se transforma en semiconductor (el material en el que se basan los transistores de los ordenadores) cuando se estructura en nanotiras con anchuras del orden de un nanómetro. Lo mismo ocurre cuando estas nanotiras se encuentran enrolladas formando nanotubos de carbono. Para controlar las propiedades semiconductoras de estos materiales, el corte de las nanotiras de grafeno o el enrollamiento de los nanotubos debe realizarse con una precisión atómica. Esto, que puede parecer ciencia ficción, se ha conseguido en el laboratorio usando moléculas específicamente diseñadas para tal fin. La figura de abajo muestra como hace unos años demostramos la posibilidad de fabricar nanotubos de carbono con precisión atómica usando moléculas (Figura, izquierda) que forman la tapadera de un nanotubo (centro), que a su vez sirve de semilla para su crecimiento (derecha).

Como ya vaticinó el físico Richard Feynman en 1959 con su conferencia “There’s Plenty of Room at the Bottom” (“Hay mucho espacio en el fondo”), los nanomateriales son hoy en día uno de los focos más importantes en investigación. Aquí se han mostrado solo unos pocos ejemplos ilustrativos de su importancia pero existen infinidad de autores que dedican su investigación al desarrollo nanotecnológico, mostrando propiedades nuevas que abren un amplio abanico de posibilidades para aplicaciones futuras.

En el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, los autores del presente artículo están llevando a cabo una investigación novedosa sobre celdas solares nanoestructuradas unidimensionales en un proyecto financiado por el programa Europeo H2020 Marie Skłodowska-Curie Actions, titulado PlasmaPerovSol (Project ID 661480).

El Kameleont es un superhéroe que lucha contra los ladrones de bancos. Una vez que estos cometen el robo y, con la mercancía en su coche, creen estar a salvo, se les aparece Kameleont, que estaba mimetizado con los asientos traseros, y les arrebata el botín. Mientras tanto, Super Armi tiene la virtud de escalar por las paredes con mucha facilidad para rescatar un globo y hacer feliz al niño que lo había perdido.

Kameleont y Super Armi son superhéroes de cómic. El primero toma su poder del efecto de mimetización de los camaleones, mientras que la segunda reproduce una habilidad que ya tienen los lagartos geco, capaces de ascender por superficies verticales sujetándose con la fuerza de su propio cuerpo, como si fueran ventosas. A día de hoy estos superhéroes son solo creaciones de un concurso, pero quizá algún día sus habilidades sean reales.

Kameleont, Super Armi y otros muchos personajes con capa y poderes son los protagonistas del NanoKOMIK, un certamen que busca visibilizar los avances en nanociencia y nanotecnología de una forma muy particular. En concreto, la organización sugiere doce habilidades que podrían ser usadas como nanopoderes de personajes ficticios. Organizado por el CIC nanoGUNE y el Donostia International Phyisics Center (DIPC), dos centros de investigación científica situados en San Sebastián, el siguiente objetivo es que los participantes creen un cómic colectivo en el que lo nano vuelva a ser protagonista.

Gracias a NanoKOMIK podemos descubrir cómo los científicos están investigando para aplicar a la vida humana lo que hoy parece un superpoder de personaje de cómic. “Lo nano es algo que no se puede ver”, explica a HojaDeRouter.com Amaia Arregi, técnica de comunicación del DIPC; y el cómic y los superhéroes, que nunca pasan de moda, parecían el formato ideal para divulgarlo. Itziar Otegui, del CIC nanoGUNE, nos cuenta que también buscaban mostrar cómo la naturaleza sirve de inspiración a la ciencia y la tecnología para crear nuevas herramientas. Hay un premio del público, en el que los internautas pueden votar por su cómic favorito hasta el próximo 30 de junio, en dos categorías, adulto y joven.

De arañas y murciélagos a camaleones y lagartos

La capacidad para mimetizarse de Kameleont tiene su origen en el efecto camaleón, una reagrupación de nanocristales que se encuentran en las células de la piel del animal y que los investigadores llevan tiempo intentando imitar. Si los experimentos llegan a buen puerto, los superhéroes de la vida real podrían replicar las virtudes de Kameleont en trajes de camuflaje o sensores térmicos (los camaleones también alteran el color de su piel con los cambios de temperatura).

Son muchos los que han optado por el efecto camaleón para sus obras. Kameleont es obra de Javier Romero, un dibujante de cómics aficionado. “Lo vi como una opción bastante buena”, alejada de los poderes tradicionales que tiene un superhéroe, como la velocidad o la agilidad mental, explica a HojaDeRouter.com. La mariposa Morpho también tiene la misma capacidad de usar la luz a su antojo, algo que sorprendió a Romero, por lo que decidió dibujar también una heroína con las alas características del animal y que acompañara a Kameleont.

Igual que los científicos están investigando los camaleones, también están observando a los lagartos para obtener sus particulares nanopoderes. En concreto, a los gecos, unas salamanquesas con unos pies capaces de trepar paredes o de colgarse en los techos. Dichas extremidades poseen unos pelos muy finos entre los que se desarrollan unos campos electrostáticos: cuando se juntan miles de estos pelos, los gecos pueden escalar sin caerse y sin perder propiedades adhesivas con el paso del tiempo. La NASA se ha inspirado en estos animales para crear pelos aún más grandes que, implantados en robots, puedan ayudarles a desplazarse por superficies inusuales, como el exterior de una nave espacial en órbita.

De momento, la que puede hacerlo en la ficción es Super Armi, obra de la joven Miren Bereziartua. Miren participó porque su profesora de Plástica en el instituto Hernani BHI, Nerea Zapirain, quiso que sus alumnos se involucraran en este concurso. Ya había trabajado con los superhéroes para una actividad del Día de la Mujer y pidió a sus alumnos que las protagonistas de sus historias fueran superheroínas, pero “que buscaran otro tipo de estereotipo”, cuenta a HojaDeRouter.com, alejado de la típica mujer de cómic.

Otro de los alumnos de Zapirain que participó en el proyecto fue Andoni Rey. Su superheroína se llama Psicotropiks y no tiene nada que envidiar a Superman o Batman. Gracias a su potente olfato, se encarga de buscar y destruir drogas. Eso sí, “para cumplir la misión, en vez de eliminar las drogas de una manera habitual, las consume”, cuenta Rey, que acaba de terminar la ESO, a HojaDeRouter.com. Para localizarlas se sirve de su nanoolfato, que le ayuda a encontrar la heroína, el LSD o el ‘speed’ a una gran distancia y precisión.

Igual que entrenamos a perros para detectar explosivos o drogas, ahora los científicos quieren fabricar máquinas como la superheroína Psicotropiks, capaces de detectar enfermedades en nuestro aliento, nanosensores para practicar controles de alcoholemia que se puedan acoplar a un 'smartphone' o nanonarices que, colocadas ante un alimento, nos informen de su fecha de caducidad. Un equipo de la Universidad de Zaragoza ha desarrollado un sensor que puede detectar cocaína en una persona y determinar si aún se encuentra bajo sus efectos.

Partículas omnipresentes

Entre otros conceptos científicos que todavía son más bien superpoderes de ficción, el certamen también se ha hecho eco de los avances en materia de ubicuidad, es decir, que dos partículas pueden estar a la vez en un mismo sitio.

Esto se puede explicar con la historia de la doble rendija: si hacemos pasar partículas por dos agujeros, algunas de estas podrían pasan por ambos a la vez, como si estuvieran en el mismo sitio al mismo tiempo. “No tienen una posición fija, como ocurre en el mundo macroscópico, y tienen más bien una probabilidad de estar en varios sitios a la vez”, explica a HojaDeRouter.com Enrique Sahagún, un doctor en Física que decidió cambiar de aires y probar con el diseño gráfico.

Sahagún ha trasladado al cómic este don de la omnipresencia. En 'Splitting Miss Young', una superheroína llamada Miss Young tiene la capacidad de “ocupar todo el espacio”. Encerrada en la cárcel, una vez que sus guardianes se despistan, consigue robar una caja fuerte y golpear a su vigilante sin siquiera salir de su celda. Mientras, los científicos investigan cómo trasladar este concepto de la física cuántica.

Algunas de estas superheroínas son capaces de modificar su propia materia. Es el caso de Teknaria. Su principal virtud es que aprendió a alterar la densidad molecular de su cuerpo y de los objetos que la rodean. Así, puede atravesar espacios pequeños derritiéndose o hacer que su cuerpo sea más duro, como si se convirtiera en un chaleco antibalas. Teknaria es obra de José Sénder, un dibujante que tiene otro cómic en la calle, 'Working for Canis'.

Con Teknaria se explican las fuerzas de luz, otra de las áreas de la nanociencia que los investigadores están analizando para obtener propiedades. Se trata de las denominadas fuerzas de Van der Waals, que unen entre sí dos o varias moléculas y no son perceptibles para el ojo humano. Estas son también las que explican la adhesión de los gecos a algunas superficies.

¿Qué pasaría si pudiéramos modificarlas? Probablemente lo que consigue Teknaria: cambiar cómo se relacionan las moléculas que nos permiten tener todas las partes de nuestro cuerpo unidas de una determinada forma y convertirnos en una especie de Boomer. Precisamente en 2016, el DIPC usó nubes de láser para intentar controlar esas fuerzas.

La lista continúa. Los científicos están intentando diseñar materiales que frenen el fuego, con nanopartículas de compuestos como boro, silicio o aluminio. El objetivo es construir espumas ignífugas que revistan edificios para que no ocurran desgracias como la de la Torre Grenfell de Londres.

El equipo también proponía personajes que llevaran la supervelocidad por bandera, imitando las nanoestructuras de la piel del tiburón, que a permiten a este animal nadar más rápido. También, la posibilidad de cruzar paredes como Casper gracias al efecto túnel cuántico, aquel por el que algunas partículas pueden comportarse como ondas en ocasiones y, por tanto, tener alguna opción de cruzar al otro lado como si lo hicieran por un túnel.

Mientras que los científicos siguen con sus estudios y descubrimientos, los seres humanos que ya han probado estos poderes a pequeña escala pertenecen al mundo de la ficción. Más de 60 cómics compiten ahora y hasta el 30 de junio por el aplauso del público. Porque, aunque las grandes telas de araña o los martillos de fuerza casi infinita impresionen, a nanoescala también hay superpoderes increíbles.

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Las imágenes son propiedad, por orden de aparición, de José Sénder Quintana (1,6), Javier Romero Collado, Miren Bereziartua Ionbide, Andoni Rey Ortiz y Enrique Sahagún

La premisa de que todo cambia dependiendo de la perspectiva desde donde se mire se aplica muy bien a la nanotecnología. A una escala muy pequeña e invisible para el ojo humano, los materiales se comportan de una manera muy distinta a lo que estamos acostumbrados y nos dicta la lógica: cambian de color, se transforma su superficie y provocan reacciones desconocidas en el entorno que los rodea.

Un nanómetro es un millón de veces más pequeño que un milímetro y en él caben cuatro o cinco átomos en fila. En este tamaño trabajan científicos e ingenieros para crear nuevas realidades que parecen sacadas de la ciencia ficción.

A pesar de lo misteriosa o surrealista que puede resultar, la nanotecnología ya es de uso comercial y la empleamos a diario. Desde el ordenador o el móvil que llevas en el bolsillo a los champús de última generación y los cosméticos, las zapatillas que utilizas para correr y algunas terapias para detectar y combatir las células cancerígenas.

“Por su tamaño, tienen unas propiedades diferentes a las de sus hermanos mayores”, explica a HojaDeRouter.com Pedro Serena, científico del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales. “Cuanto más pequeña es la escala, más textura y mejores materiales”.

Por ejemplo, el oro tal y como se observa es amarillo, pero si se trabaja con él a escala nanométrica se puede cambiar el color prácticamente al que uno quiera.

En la actualidad existen más de 5.000 productos que han sido fabricados a partir de nanotecnología, según recoge la Nanotechnology Products Database. Más de 640 empresas de todo el mundo están trabajando en este campo, y los ciudadanos, aunque todavía no lo sepan, disfrutan ya de sus ventajas en sus propias casas.

En el hogar, gran parte de los esfuerzos se dirigen a crear materiales que se limpien solos. Una lavadora fabricada en Corea del Sur contiene iones de plata que eliminan o frenan el crecimiento de las bacterias causantes del mal olor, algunas aspiradoras ya incluyen un filtro con ínfimas partículas de titanio que suprimen las bacterias y una cocina norteamericana impide que los alimentos se queden pegados.

Al hacer la compra en el supermercado, lo más probable es que pasen por caja algunos productos basados en este tipo de tecnología. En la industria alimentaria se utiliza para detectar pequeñas cantidades de sustancias nocivas y aislar completamente el alimento. Además, ya existen envases que cambian de color cuando la comida no se encuentra en buen estado.

La sección de cosméticos también se ve afectada. Desde cremas de protección solar que evitan los rayos ultravioleta hasta champús que transforman la química para actuar de forma específica en el cabello.

A nivel militar también se está utilizando. A través de nanopartículas, una pintura especial puede lograr que un avión no sea detectado por un radar o que un vehículo se camufle fácilmente entre el paisaje.

Existen edificios en España que, aunque se asemejan a todos los demás, han sido construidos de manera distinta: el material que los recubre se ha fabricado en un laboratorio a escala nanométrica. El grupo Acciona fue de los primeros que usó esta técnica en nuestro país. Las nanopartículas de dióxido de titanio aplicadas al cemento son capaces de reducir la contaminación del aire de una ciudad. Además de descontaminante, el material tarda mucho en ensuciarse.

Entre los edificios construidos de este modo se encuentra la estación de autobuses de Ávila. “El planteamiento es que todas las fachadas de los edificios lo tengan en el futuro”, cuenta Serena.

La idea de ahorrarse la limpieza se ha trasladado a objetos más pequeños y curiosos. Hay urinarios que ya no utilizan agua, sino que “se mantienen limpios porque su interior está recubierto con partículas que reaccionan a la luz ultravioleta y matan las bacterias”, explica el investigador en referencia a unos retretes que encontró en un McDonald's de Tarragona.

Según el físico, estos urinarios se llevan utilizando en Taiwán y China desde hace más de diez años. “Es una cuestión del tipo de empresario. Los científicos aportamos el conocimiento y los ingenieros lo utilizan para construir, pero tiene que haber empresarios que sepan que esto existe para poder implantarlo”, añade.

Existen nanopartículas que repelen el agua, la suciedad y el sudor. Desde hace 15 años, se pueden comprar manteles y servilletas que apenas se ensucian. Esta técnica se aplicó a los famosos pantalones Dockers, una prenda que estuvo muy de moda porque las gotas que caían sobre ella se escurrían por la tela.

Aun sin saberlo, es probable que algunos deportistas también se hayan servido de esta innovación. Los nanotubos de carbono, unos tubitos que forman un material ultrarresistente, se vienen integrando en las prendas y productos deportivos desde hace tiempo. Muchas zapatillas de deporte, raquetas de tenis y hasta cuadros de las bicicletas cuentan con este material. Con tan solo un 1 % de nanotubos de carbono, la resistencia de un plástico aumenta hasta un 20 %.

Abriendo fronteras a la ciencia

Ordenadores, móviles, cámaras… La tecnología con la que el ser humano se relaciona a diario ya se crea a una escala más pequeña que la micro. “La microelectrónica dejó de ser micro hace 15 años; deberíamos estar hablando de nanoelectrónica”, sentencia Serena.

La serie Pentium 4 popularizó la tecnología de 90 nanómetros, que supondría una revolución en la informática al disminuir radicalmente el tamaño de los transistores (las piezas más pequeñas de un procesador), con el modelo Prescott que salió a la venta en 2004.

El cambio no ha venido solo por la reducción del tamaño, sino por la fusión de dos ciencias. “Hasta hace unos años, la electrónica era un mundo muy distinto de la vida. Era inimaginable que los dispositivos electrónicos pudieran interactuar con los sistemas biológicos”, explica José Rivas, director del departamento de Física Aplicada de la Universidad de Santiago de Compostela. Ahora el campo de la electrónica y la biología se están fusionando gracias a la nanotecnología. “Mi ordenador, que antes no detectaba sistemas celulares, actualmente puede detectar y operar sobre ellos con los sensores. Son los primeros pasos de un futuro muy prometedor”.

Esta convergencia se aplica a la medicina, uno de los campos en los que la nanotecnología augura mayores alegrías. En la actualidad ya hay nanorobots que se introducen en el cuerpo para detectar las células cancerígenas y actuar sobre ellas sin dañar el resto del organismo.

“La nanotecnología ya no es futuro, es presente”, afirma Rivas. Y un presente que tiene su peso en la economía mundial, pues se trata de un mercado enorme que los asiáticos lideran a nivel comercial, junto con Estados Unidos y Europa. “Quizás lo más significativo es su continuo crecimiento, con una media anual que supera el 11 %”.

A pesar de ser una tecnología tan extendida, en países como España la población no sabe mucho sobre ella y desconoce cómo están hechos los productos que consume o cómo funcionan. Como toda innovación, viene acompañada de incógnitas e incertidumbres como la forma en que van a reciclarse estos materiales o la propia seguridad de los mismos. Las nanopartículas, al ser tan pequeñas, pueden entrar en los cuerpos y en las células.

“A veces, debido a la falta de información, la utilización de estas tecnologías avanzadas da miedo y existe un pequeño rechazo, aunque el marco regulatorio europeo garantiza la seguridad”, afirma Rivas.

Ambos científicos coinciden en lo importante que es dar a conocer la influencia de esta ciencia en la vida diaria. “En Taiwán la nanotecnología ya se enseña en el aula y se habla de ella con familiaridad a través de videojuegos. En España hay una actitud más pasiva, más despreocupada”, indica Serena.

Es una asignatura pendiente que nos puede pasar factura. “Durante todo el siglo XXI va a ir cambiando todo lo que conocemos”, vaticina Serena. “Junto con la informática y la biotecnología, la nanotecnología va a condicionar un nuevo futuro”.

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Las imágenes pertenecen, por orden de aparición, a Wikimedia Commons (1,3), Pablo Serena y José Rivas

La Nanotecnología es la rama de la Ciencia de Materiales dedicada al control de la materia en la escala nanométrica en la que una fenomenología singular puede generar nuevas o mejoradas aplicaciones de estos materiales en comparación con sus homólogos a mayores escala. Pero disminuir el tamaño de los materiales no sólo afecta a su miniaturización, algunos materiales nanoestructurados son más resistentes o poseen propiedades magnéticas distintas cuando se les compara con otras distribuciones de tamaños del mismo material. Otros conducen mejor el calor o cambian de color conforme se altera su tamaño o su estructura. Pero, ¿cuál es el límite dimensional dentro de la nanoescala?

En el sistema internacional de unidades el prefijo “nano” significa una mil millonésima, o 10-9; por lo tanto, un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro. Para hacernos una idea podemos comparar el tamaño de una casa del orden de 10 metros de ancha con el menor tamaño perceptible por el ojo humano, en el orden de cientos de micras, como puede ser el espesor de una lámina de papel. Entre estos elementos hay una relación de tamaño de cien mil a uno. Para llegar a la nanoescala es necesario bajar las dimensiones otras cien mil veces.

Los materiales nanoestructurados están hoy en día muy presentes en nuestras vidas, en el uso cotidiano de las nuevas tecnologías, en la fabricación de materiales inteligentes o con funcionalidades avanzadas, en el campo de las energías alternativas y, cada vez más, en biomedicina. En el grupo Nanotechnology on Surfaces del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla nos hemos especializado en el desarrollo de cables e hilos en la escala nanométrica con composición y forma “a la carta”. Esto nos permite diseñar estos nanocables según la funcionalidad que esperamos que cumplan.

Por ejemplo, hemos fabricado una guía de luz en la escala “nano”, lo que supone reducir las dimensiones de las fibras ópticas a las que estamos acostumbrados en casa alrededor de 100000 veces. Si ponemos muchos de estos nanocables sobre una superficie podemos usarlos en aplicaciones muy diversas, como por ejemplo, en el control del mojado de líquidos como el agua. En concreto, hemos creado materiales ultrahidrofóbicos, que repelen completamente el agua o materiales superhidrofílicos, que permiten un mojado completo, materiales anti-freezing que retrasan la congelación durante horas y materiales que permiten la separación entre distintos líquidos, como agua y aceite.

El poder manipular el mojado de líquidos sobre un material tiene importantes implicaciones tecnológicas desde las más directas como la fabricación de ventanas autolimpiables o espejos anti-vaho a las más avanzadas como la formación recubrimientos bactericidas o antisépticos o la purificación de agua. Los científicos se han inspirado para aprovechar estas propiedades en ejemplos ya existentes en la naturaleza de superficies con estas características. Uno de los más importantes es el de la flor de loto, que ha generado un mecanismo de autolimpieza basado en combinar en la superficie motivos repelentes al agua de distintos tamaños.

Uno de nuestros retos actuales es intentar ir más allá y fabricar materiales ultrarepelentes a todo tipo de líquidos conocidos como omnifóbicos. Aunque ya se han publicado algunos ejemplos artificiales de este tipo de materiales, nosotros esperamos poder encontrar un mecanismo que permita modificar a voluntad el mojado de distintos líquidos sobre la misma superficie, consiguiendo así materiales superomnifóbicos y omnifílicos

A las afueras de Rüschlikon, un municipio suizo situado a once kilómetros de Zurich, se encuentra el Binning and Rohrer Nanotecnology Center (BRNC), un centro de investigación al servicio de los científicos de la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH Zürich) y de IBM, la compañía propietaria, donde se trabaja para descubrir nuevas aplicaciones procedentes del mundo de la nanotecnología.

Un edificio grande y gris que, en principio, podría parecer un centro de investigación como otro cualquiera. La realidad, sin embargo, es otra. En su interior, el centro acoge el Noise Free Labs (el laboratorio sin ruido, en español), considerado hoy día el lugar más silencioso del planeta.

La razón es bien sencilla. Para investigar sobre nanotecnología hace falta un laboratorio donde reine el silencio, y el laboratorio sin ruido de IBM proporciona a los investigadores la tranquilidad que necesitan para realizar experimentos con moléculas y átomos. Localizado en el sótano del BRNC, el laboratorio está compuesto por seis habitaciones que aíslan del mundo los ensayos nanométricos.

Por silencio, los científicos de IBM no solo entienden un espacio sin sonido. “En nuestros experimentos a nanoescala, el ruido no es solo acústico, sino también lo son las fluctuaciones en la temperatura y la humedad, los campos electromagnéticos y las vibraciones sísmicas”, explica a HojaDeRouter.com Emanuel Loertscher, físico y diseñador principal del Noise Free Labs.

Cada habitación ocupa entre 25 y 50 metros cuadrados de los 185 que ocupa en total el laboratorio sin ruido, y cada una de ellas está pintada con una aleación de níquel y hierro que mitiga los campos electromagnéticos que generan las torres de telefonía móvil y el cableado eléctrico del exterior, el metro que circula cerca del laboratorio e incluso los experimentos que se llevan a cabo en las demás habitaciones.

Por si eso no fuera suficiente, cada estancia también está equipada con tres pares de bobinas Helmholtz que cancelan cualquier campo electromagnético que haya logrado colarse en el interior - como, por ejemplo, el que genera la propia Tierra.

En cada habitación hay, a su vez, dos estancias. Una antesala donde se sitúan los científicos para controlar las máquinas y una sala donde se halla el equipo con el experimento, aunque, cuando el equipo está en marcha, ningún ser humano está presente. Según nos cuenta Loertscher, cuando caminamos generamos vibraciones y emitimos calor. De ahí que los experimentos hayan sido diseñados para permitir a los investigadores trabajar de forma remota y sin necesidad de estar en el laboratorio.

“Los investigadores solo están en los laboratorios para el intercambio y el mantenimiento de las muestras o para conversar después de un duro día de trabajo, ya que el ambiento silencioso es perfecto para relajarse”, asegura.

Normalmente, el nivel de sonido de cada laboratorio se sitúa en torno a los 30 decibelios, un ruido que disminuye cuando la máquina de un experimento deja de funcionar, obteniendo en ese momento niveles por debajo de los 21 decibelios. Un ruido escaso que se consigue gracias al material aislante que recubre cada estancia.

Otra peculiaridad de los laboratorios es que la temperatura siempre permanece estable. De hecho, tan solo varía 0.03ºC en un día. Ello es posible gracias a la instalación de un aire acondicionado silencioso que genera un flujo de aire que ayuda a que la temperatura no varíe.

Tranquilidad para los átomos

En una de las habitaciones, un microscopio electrónico de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés) permite a los investigadores observar los componentes de los nanomateriales que desarrollan. En otra estancia, un sistema de litografía de haz de electrones (EBL) sirve para incorporar estos materiales en dispositivos de igual tamaño.

En otro laboratorio, un microscopio de escáner de electrones (spin-SEM) se utiliza para manipular y detectar la magnetización a escala nanométrica, mientras que en otras salas los investigadores realizan experimentos para descubrir las propiedades térmicas de nuevos nanomateriales.

Basta un cambio en los parámetros ambientales de las estancias para alterar los resultados de los experimentos. “Los flujos de temperatura, por ejemplo, provocan que los materiales se expandan o encojan varias centenas de nanómetros. Los campos electromagnéticos deforman las estructuras electrónicas y el ruido acústico y sísmico causa oscilaciones perjudiciales a escala nanométrica”, explica el científico.

Puesto en marcha en 2011, el centro ha realizado ya unos cuantos avances en el mundo de la nanotecnología. El más significativo se produjo el año pasado. De acuerdo con Loerstcher, un grupo de investigadores de la Escuela Politécnica de Federal de Zurich consiguió diseñar una membrana de grafeno a escala nanométrica ligera y transpirable.

Con ella, “no solo se abre la puerta a una nueva generación de ropa a prueba de agua, sino también a una filtración ultrarápida”, afirma. Un éxito en el cual, seguramente, el silencio y la tranquilidad han tenido algo que ver.

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Las imágenes que aparecen en este artículo han sido cedidas por IBM Zurich

El cambio de color de la copa de Liturgo nos ha fascinado durante generaciones. ¿Cómo puede ser que este objeto, que tiene 1600 años, se vea de color verde con luz reflejada y de color rojo rubí con luz transmitida? Este efecto óptico se debe a la presencia en el cristal de minúsculas partículas de una aleación de oro y plata. No está claro si los romanos fueron capaces de pulverizar partículas de 50 nanómetros de esos metales preciosos para fundirlas con el vidrio, inaugurando así lo que actualmente se conoce como nanotecnología, o si fue una simple casualidad.

Lo que sí sabemos es que la materia, cuando está por debajo de determinado tamaño, cambia sus propiedades (magnéticas, eléctricas, ópticas...) y puede ser manipulada para crear nuevos materiales. El oro, por ejemplo, al interactuar con la luz y en función del tamaño de las partículas, pasa de ser un elemento inerte, inflexible y amarillo a ser líquido y rojizo.

El físico Richard Feynman, que recibió el premio Nobel en 1965 por sus contribuciones al desarrollo de la electrodinámica cuántica, fue el primero en hacer referencia a las enormes posibilidades de la nanotecnología en el célebre discurso que pronunció en Caltech en diciembre de 1959, titulado 'There’s plenty of room at the bottom. An invitation to enter a new field of physics' (“Hay mucho espacio al fondo. Una invitación a adentrarse en un nuevo campo de la física”).

Las ideas de Feynman no se pudieron en práctica hasta que se inventó en 1981 el microscopio de efecto túnel, que permitía observar materiales a escala atómica sin llegar a tocarlos (mediante el movimiento de una aguja que deja escapar electrones y reproduce así su topografía), abriendo con ello también la posibilidad de ver y manipular átomos y moléculas.

La nanotecnología es multidisciplinar y comprende áreas como biología, química, física, ciencia de materiales o ingeniería. Tiene una importancia creciente en campos como la electroinformática (nanotubos y nanocinturones para la fabricación de chips), la cosmética (nanopartículas para la producción de bloqueadores solares u otros productos), la agricultura (nanosensores para la detección de patógenos o contaminantes), la medicina (desarrollo de nuevas técnicas de diagnóstico o tratamientos terapéuticos más efectivos dirigidos específicamente a tejidos y órganos dañados) o el sector textil (ropa que repele las manchas y la suciedad).

Nanotecnología y propiedad intelectual

Se prevé que las industrias relacionadas con la nanotecnología alcancen una facturación global de más de 75.000 millones de dólares en cinco años, y algunos materiales como el grafeno están generando grandes expectativas por sus casi 'milagrosas' cualidades (alta conductividad eléctrica y térmica, transparencia, ligereza, flexibilidad y resistencia).

Entrando en los asuntos jurídicos, lo primero que cabe plantearse es si se puede patentar un desarrollo relacionado con la nanotecnología. Como se explica en este artículo publicado en de la web de la Organización Mundial de la Propiedad Intelectual (OMPI), la situación es compleja. La regla general es que el tamaño por sí solo no es una condición suficiente para establecer la novedad de un invento, aunque existen excepciones cuando las invenciones a nanoescala presentan propiedades que, en cierta medida, son diferentes de las que se encuentran a escala mayor en el estado de la técnica.

Además de demostrar la novedad, una solicitud de patente de nanotecnología debe superar la prueba de la no evidencia. Una invención se considerará evidente si miniaturiza elementos conocidos, cumple la misma función y no aporta más de lo que cabría esperar por la reducción de tamaño. Por el contrario, se considera que una tecnología no es evidente cuando produce resultados nuevos e inesperados o cumple funciones anteriormente no reconocidas que resuelven un problema técnico relacionado con el estado de la técnica.

Otra opción sería intentar utilizar la normativa de 'copyright' para proteger estos avances. Según nuestra ley pueden ser “objeto de propiedad intelectual todas las creaciones originales literarias, artísticas o científicas expresadas por cualquier medio o soporte, tangible o intangible, actualmente conocido o que se invente en el futuro”. Para cumplir con dichos requisitos tendríamos que fijar un trabajo con un cierto grado de originalidad en un nanosoporte y que este fuera considerado una obra literaria (¿un programa de ordenador?) o artística (¿una escultura o trabajo arquitectónico?)

Cuestiones de salud y ética

Los principales riesgos para la salud que presenta la nanotecnología son, por un lado, que los efectos adversos de estos desarrollos no se ven inmediatamente sino pasados unos años; y, por otro, que la mayoría de pruebas de toxicidad se realiza en animales y no en humanos. Desde una perspectiva legal, en España se exonera de responsabilidad civil al fabricante que ignora las consecuencias negativas de su producto cuando lo saca al mercado, siempre que pueda acreditar que, conforme al avance de la ciencia, en aquel momento no era posible conocer los riesgos asociados.

Existen también interrogantes éticos, como los que se plantean en torno a los usos militares de la nanotecnología o los problemas morales que se pueden presentar cuando la utilización de nanoimplantes en el cerebro afecte a la identidad de las personas o sirva para aumentar sus capacidades cognitivas por encima de lo que se podrían considerar niveles normales o más allá de lo que requiere su uso médico para sanar deficiencias (como proponen el transhumanismo y otras corrientes).

¿Debemos entonces aprobar una legislación específica para la nanotecnología? Coincidiendo con la tesis que defiende Adam Thierer en uno de sus libros, creo que actualmente no es necesaria una normativa 'ad hoc' para regular esta materia. Es muy difícil que esta norma se pudiera adaptar adecuadamente a una realidad tan novedosa. Parece más sensato recurrir a una regulación específica solo cuando sea necesaria, siempre después de evaluar otras alternativas y el impacto que tendría dicha legislación.

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Las imágenes que aparecen en este artículo, por orden de aparición, son propiedad de EFE y Wikipedia (y 2)

En el reciente libro La singularidad está cerca. Cuando los humanos transcendamos la biología, Ray Kurzweil explica cómo, a su juicio, los avances tecnológicos cambiarán de forma radical el mundo en que vivimos a lo largo de las próximas décadas. Según el autor, cambios en tres áreas – genética, nanotecnología y robótica – permitirán a la humanidad resolver, en treinta años más, todos sus problemas.

Los avances en genética nos permitirán manipular a nuestro antojo los sistemas vivos, evitando enfermedades y prolongando la vida indefinidamente; los avances en nanotecnología nos darán control casi absoluto sobre el ambiente con el que interactuamos, tanto fuera como dentro de nosotros mismos – utilizando, por ejemplo, “nanobots” (suerte de robots nanoscópicos) para reparar el ADN nuclear y evitar los procesos de envejecimiento – y los avances en robótica e inteligencia artificial concluirán con el perfecto entendimiento del funcionamiento del cerebro y llevarán al desarrollo de máquinas que piensen por sí mismas y produzcan nuevas generaciones de máquinas, cada vez más potentes y sofisticadas.

En la visión de Kurzweil, la coalescencia de estos desarrollos conducirá a “la singularidad”: la fusión de biología y tecnología, haciendo de las supercomputadoras una armoniosa extensión del cerebro y convirtiendo en realidad lo que hoy tenemos por la ficción más disparatada (Kurzweil juega incluso con la idea de viajar a velocidades superiores a la de la luz).

Como cabría esperar, el planteamiento de Kurzweil no ha recibido aceptación universal. Por ejemplo Paul Davies, del Centro Australiano de Astrobiología (Macquarie University, Sydney), pone en entredicho los supuestos y la lógica del argumento. Pero no nos engañemos: Kurzweil no es el loco del barrio, ni un profesor chiflado. Kurzweil estudió ciencias de la computación en MIT y trabaja para Google; su participación en numerosos desarrollos tecnológicos le ha valido importantes distinciones, como la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación de EEUU (1999) o el premio Lemelson-MIT (2001).

Kurzweil es, además, conocido por sus libros de divulgación, especialmente los que versan sobre cómo evolucionará la tecnología. Puede equivocarse en sus predicciones, por supuesto, y sin duda yerra en muchos detalles. Pero lo más probable es que buena parte de lo que imagina se haga, aproximadamente, realidad.

Ya existen sistemas que leen la actividad cerebral y la utilizan para controlar objetos. Existen impresoras tridimensionales que permiten crear riñones en miniatura y ordenadores que entienden el lenguaje natural. Es fácil que las máquinas pensantes, máquinas que puedan pasar el test de Turing, se hagan realidad en un futuro próximo.

En cualquier caso, lo que nos concierne en este post no es la fiabilidad de las profecías de Kurzweil. No. Lo que nos preocupa es la filosofía sobre la que las predicciones reposan. La idea de que el desarrollo tecnológico es la solución a todos nuestros problemas y, sobre todo, la propuesta de que dejemos nuestro futuro en manos de máquinas inteligentes y autónomas. Si la tecnología puede cambiar de forma radical nuestras vidas, e incluso el concepto que tenemos de vida, ¿debemos dejar en manos de los científicos y tecnólogos la decisión sobre las tecnologías que se han de desarrollar?

Kurzweil conoce los peligros inherentes al programa que promulga, y dedica una buena parte del libro a discutirlos. Contra el riesgo de que la bioingeniería se utilice para crear armas biológicas sugiere aumentar los presupuestos de investigación en biotecnología. Así, argumenta, si grupos terroristas o “estados villanos” ("rogue states" es la terminología utilizada en la versión inglesa) intentan utilizar armas biológicas para “atacarnos” (se entiende que habla de ataques dirigidos contra EEUU y sus aliados), estaremos listos para defendernos.

En el caso de la nanotecnología, además de aumentar el presupuesto de investigación (en particular el destinado a fines militares) propone adherirse a las pautas para el desarrollo responsable de nanotecnología publicadas por el Foresight Institute. Entre dichas pautas cabe destacar la sugerencia de que los nanotecnólogos acepten no desarrollar entidades físicas capaces de autoreplicarse en ambientes naturales – si bien Kurzweil sugiere que esta limitación debe descartarse para ciertas aplicaciones, como el desarrollo de un sistema inmunitario planetario destinado a protegernos de ataques terroristas con nanobots.

En general, concluye, “la meta-lección es que deberemos poner la prioridad máxima de la sociedad del siglo veintiuno en el avance continuo de tecnologías defensivas” (pg. 419 de la versión inglesa, nuestra traducción).

No es difícil entender por qué el Foresight Institute sugiere que no se desarrollen entidades físicas capaces de auto-replicarse en ambientes naturales. Si dichas entidades llegan a desarrollarse, y si el proceso comparte con los seres vivos la herencia de caracteres y los errores ocasionales en el proceso de replicación, será difícil evitar que dichas entidades evolucionen por un proceso similar al de la selección natural. Las entidades que se repliquen más se harán más frecuentes, independientemente de que cumplan, o no, los fines para los que fueron diseñadas.

Por otro lado, aunque el origen de la autoreplicación descontrolada fuera errático, la capacidad intrínseca de un robot para modificarse “voluntariamente” aumenta el riesgo de que dicha “evolución” sea mucho más rápida que la natural, con una velocidad de cambio creciente, tal y como argumenta el propio Kurzweil en su ensayo. Sería, por tanto, posible que – de desarrollarse este tipo de entidades – se perdiese rápidamente el control sobre las mismas. Por esta razón algunos autores, como Bill Joy – también tecnólogo y autor de “Por qué el futuro no nos necesita” – mantienen que crear un sistema inmunitario planetario de nanobots auto-replicantes no es una buena idea. A lo cual Kurzweil replica que negarse a desarrollar un sistema inmunitario planetario para defendernos de ataques terroristas sería como “argumentar que los humanos estarían mejor sin sistema inmunitario por la posibilidad de desarrollar enfermedades autoinmunes” (pg. 417).

Al margen de que no parece razonable extrapolar la validez o utilidad de un sistema inmunitario que ha evolucionado de forma natural, produciendo resultados estadísticamente positivos durante millones de generaciones, con otro diseñado y construido ex novo por el ser humano o por máquinas creadas por el ser humano, queda por precisar en qué consiste un sistema inmunitario planetario. En la naturaleza, los sistemas inmunitarios defienden a los organismos de agresiones externas, atacando lo que no se reconoce como propio. Pero, ¿cómo definimos propio y extraño a nivel planetario? Tal y como planteábamos antes, quizás no debamos dejar a tecnólogos y científicos tomar estas decisiones por su cuenta – en el caso, por supuesto, de que estuviéramos de acuerdo en desarrollar un sistema inmunitario planetario.

A largo plazo, los mayores riesgos tal vez se encuentren a la hora de desarrollar máquinas pensantes, mucho más inteligentes que los humanos, que se encarguen de diseñar nuevas máquinas cada vez más potentes. Como Kurzweil y otros autores admiten, una vez que se da rienda suelta a este proceso no hay marcha atrás, no hay mecanismo de control posible “porque una inteligencia mayor siempre encontrará formas de sortear barreras que son el producto de una inteligencia menor” (pg. 424). ¿Cómo podemos inicializar el proceso para asegurarnos de que funciona a la primera, de que las máquinas creadas por otras máquinas trabajan por y para el bien de la humanidad en lugar de trabajar para reproducirse a sí mismas como hacen los seres vivos?

La respuesta de Kurzweil es desconcertante por su simpleza y, tememos, ingenuidad. Debemos maximizar “la probabilidad de que la futura inteligencia no biológica refleje nuestros valores de libertad, tolerancia y respeto por el conocimiento y la diversidad” (pg. 424). Algo que, por lo visto se consigue “manteniendo un sistema abierto de mercado libre para el gradual progreso científico y tecnológico, en que cada paso está sujeto a la aceptación de los mercados” (pg. 420) aunque Kurzweil no explica cómo, ya que “el argumento es sutil”.

La investigación y producción de altas tecnologías requiere una inversión descomunal que sólo pueden permitirse quienes dispongan de grandes capitales (sean estados o entidades privadas). Quien controla el capital controla cómo se van a desarrollar esas máquinas futuras, esos sistemas inmunes que decidirán qué es propio y qué debe ser eliminado como extraño. Quienes financian la investigación y el desarrollo tecnológico están en condiciones de determinar en qué dirección se desarrolla, y con qué función.

A la vista de lo que ha hecho el ser humano hasta la fecha, no parece que vayan a elegir otra cosa que obrar en su propio beneficio – beneficio del país o entidad privada que desarrolla la tecnología – al margen de las consecuencias que pueda acarrear para otros. Aunque Kurzweil apunta que “debido al crecimiento exponencial de la relación prestaciones-precio, estas tecnologías se abaratan rápidamente hasta convertirse en casi gratis” (pg.430), cabe preguntarse si los niños que trabajan en las minas del Congo, por ejemplo, tienen acceso a las tecnologías “casi gratis” que se desarrollaron hace cinco o diez años.

La pregunta, pues, es: ¿quién va a controlar el capital? O se produce en los próximos lustros un cambio dramático en la distribución del poder de decisión sobre el uso del capital, y por tanto sobre el desarrollo tecnológico, o la “singularidad” – que parece cuanto menos probable, independientemente de los detalles con que se presente – extremará la diferencia entre los que lo tienen todo y los que no tienen nada. Sólo si el poder de decisión pertenece realmente a la mayoría, si se lleva a cabo una auténtica revolución democrática, el potencial de la tecnología tienes opciones de revertir en beneficio para la mayoría.

No creemos posible ni deseable detener el progreso tecnológico. No estamos sugiriendo que se pongan trabas a la investigación. Pero creemos que la sociedad, en su conjunto, debe participar en la toma de decisiones sobre el desarrollo tecnológico. Y para que pueda participar en el debate, debe primero recibir la información pertinente.

Las entrañas de la electrónica y la informática han estado formadas desde hace décadas con los mismos materiales. Particularmente uno de ellos, el silicio, constituye el componente básico en la mayoría de los circuitos, pero la tecnología está progresando tan rápido que sus capacidades se están quedando cortas. Para sortear éste y otros obstáculos se está investigando la existencia de nuevos materiales, cuyas propiedades podrían dar un vuelco a la industria digital en un futuro cercano.

El más conocido de los tachados frecuentemente de materiales prodigio seguramente es el grafeno. Pero existen otros que igualmente se encuentran en fase de investigación –aunque no tan avanzada– y han demostrado propiedades sorprendentes en comparación con los compuestos que hoy constituyen el ladrillo y la argamasa del hardware.

Grafeno

El material por el que Andréy Gueim y Konstantín Novosiólov recibieron el Premio Nobel de Física en 2010 ha cautivado a los científicos en los últimos años, a partir del éxito de estos dos investigadores, que aislaron el compuesto a temperatura ambiente cuando durante mucho tiempo se pensó que una estructura así no podía ser estable. Su trabajo se publicó en la revista Science en el 2004 y pronto la industria de la electrónica empezó a ver al grafeno como el sustituto del silicio.

El grafeno consiste en una capa de átomos de carbono estable a temperatura ambiente. Esta estructura y sus enlaces químicos le confieren una dureza 200 veces superior al acero, así como una gran flexibilidad. La ligereza se cuenta también entre sus propiedades, al igual que la conductividad eléctrica y térmica. Es más eficiente que el silicio a la hora de consumir electricidad.

Los científicos han comprobado que se puede unir a otros materiales, transmitiendo a éstos parte de sus propiedades. Uno de los retos que se le han impuesto al grafeno es incrementar la potencia del hardware del futuro, sustituyendo al silicio en algunos cometidos. Pero también se ha postulado como la base para construir dispositivos flexibles gracias a su elasticidad y conductividad, al mismo tiempo que sirve para alargar la duración de las baterías.

Sin embargo, aún se está investigando la integración del grafeno en los transistores (presentes en la electrónica como unidades semiconductoras), un campo en el que el silicio lleva décadas de ventaja. Además, la producción del material es cara y los procesos conocidos hasta ahora son complicados. Otro inconveniente es su dificultad para actuar como semiconductor, pues carece de una parte aislante, como el silicio, por lo que no puede hacer el juego de conducir y dejar de conducir la electricidad sin mezclarse con otro compuesto.

Siliceno

Al hilo del grafeno, el siliceno es también un material bidimensional, formado en este caso por láminas de silicio. Este año, una investigación de la Universidad Técnica de Múnich y la Universidad de Aix Marseille ha logrado aislar el compuesto, comprobando empíricamente algunas de las propiedades que se le atribuían de forma teórica. Ahora empieza el camino para la experimentación.

El siliceno es similar en estructura y propiedades químicas y eléctricas al grafeno. Pero se predice que será más estable que éste, resiste la oxidación al contacto con el aire más que otros compuestos y se combina bien con los materiales presentes en la microelectrónica. Además, puede emitir luz de forma mucho más efectiva que el silicio.

Se cree que se podrá utilizar en baterías de ion-litio, las más comunes en dispositivos electrónicos de consumo, con el fin de alargar su vida, evitando el desgaste. Otra de las posibles aplicaciones estaría en mejorar el rendimiento del propio silicio en transistores. En todo caso, lo tendrá más fácil para integrarse en componentes microelectrónicos –donde abunda el elemento del que procede– que el grafeno, formado por carbono.

Nanocelulosa

Este material se puede encontrar en la biomasa terrestre, presente de forma natural. Se compone de fibras de celulosa a nanoescala y los científicos han estado experimentando con él desde hace varias décadas. Aunque no ha sido hasta hace poco cuando se ha logrado producir en una fábrica cantidades considerables.

La nanocelulosa multiplica la resistencia del acero, dispone de una gran ligereza y su conductividad eléctrica es igualmente destacable. Respecto al grafeno tiene la ventaja de que su producción es más barata. Entre sus aplicaciones en el campo de la electrónica se está investigando su elasticidad para la creación de pantallas flexibles en dispositivos. El fabricante japonés Pioneer es uno de los que está recorriendo este camino, mientras que IBM está probando la nanocelulosa para mejorar los componentes informáticos.

Aunque la producción de la nanocelulosa es más barata, no dejan de existir complicaciones para su obtención a gran escala. Además, su utilización está dando ahora los primeros pasos, por lo que tiene aún un largo camino para su uso comercial en electrónica.

Carbino

Durante décadas se ha considerado a este material como un compuesto hipotético, pero recientemente científicos de la Universidad de Rice, en la ciudad de Houston, Texas, han descubierto que puede existir a temperatura ambiente desligado de otras moléculas. El carbino procede del carbono, sólo que presenta una estructura química diferente, lo mismo que le ocurre al grafeno.

Compuesto por una cadena de átomos de carbono, el carbino es incluso más fuerte que el grafeno y extremadamente ligero. Su capacidad para conducir la electricidad también es muy alta, así como su flexibilidad, que le permitiría doblarse y rotar sobre sí mismo. Por sus propiedades se presenta como una promesa para el campo de la nanotecnología, si bien su investigación no se encuentra si quiera en fase embrionaria y las aplicaciones que se le suponen se han deducido a partir de experimentos con compuestos similares, como el grafeno o los nanotubos de carbono.

Imágenes: UCL Mathematical and Physical Sciences, Innventia

Científicos de la universidad de Melbourne obtuvieron resultados que podrían revolucionar la manera en la que producimos energía eléctrica para uso personal. Básicamente, lograron medir con precisión a una escala nanoscópica la cantidad de electricidad producida por las llamadas películas o láminas delgadas mediante el efecto piezoléctrico (aquél que permite convertir presión en energía eléctrica). El trabajo de los investigadores Madhu Bhaskaran y Sharath Sriram, titulado Nanoscale Characterization of Energy Generation from Piezoelectric Thin Films arroja esperanzas para una nueva generación de materiales generadores de energía eléctrica.

Los resultados de la investigación serán publicados en el número de junio de la revista especializada Advanced Functional Materials. Los científicos descubrieron que los patrones grabados en las películas delgadas guardan una relación con la cantidad de energía producida. Este hecho dará pie a una búsqueda de la comunidad científica por los mejores patrones para la producción de energía en esos materiales.

El Dr. Bhaskaran dice que con esta nanotecnología será posible utilizar la presión sanguínea para alimentar eléctricamente un marcapasos, laptops con la energía del tecleo y teléfonos móviles con pisadas. De esta manera, la duración de las baterías dejaría de ser un problema. Con esto es posible que veamos la llegada de dispositivos electrónicos más orgánicos, mejor integrados dentro de nuestra vida diaria y menos necesitados de cables.

El secreto de la técnica está en la fabricación de películas delgadas con propiedades piezoeléctricas, de fácil incorporación en chips y otros elementos electrónicos. Estas películas incorporarán los patrones que correspondan a la cantidad de energía necesaria para alimentarlos. De igual forma, tenemos aquí los albores de una industria que impactará postivamente la electrónica de consumo.

Hoy en día, los dispositivos que generan su propia electricidad están limitados a los que aprovechan la energía solar. Por otra parte, los generadores de energía portátiles siguen siendo piezas externas a los dispositivos, aunque son bastante útiles. En comparación, los futuros dispositivos que reciben energía con cualquier tipo de presión física, a partir de la tecnología mencionada, ofrecerán mayores beneficios ecológicos y una comodidad sin precedentes para los usuarios.