Nano y Cancer

Una organización estadounidense llamada National Nanotechnology Initiativepublico un librito titulado: Cancer Nanotechnology, Going Small for Big Advances. Using Nanotechnology to Advance Cancer Diagnosis, Prevention and Treatment.

Con el objetico de utilizar las nanociencias para eliminar las muertes causadas por el cancer al rededor del año 2015 y por mientras estan realizando estudios para poder comprender y tratar mejor el cancer.

Investigaciones ya realizadas han logrado desarrollar nano-aparatos capaces de detectar un cáncer en la fase muy preliminar, localizarlo con extrema precisión, proporcionar tratamientos específicamente dirigidos a las células malignas y medir la eficacia de dichos tratamientos en la eliminación de las células malignas. Pero las investigaciones continúan, y tal es el alcance de los últimos avances tecnológicos en este campo, que expertos creen que la nanotecnología transformara las propias bases del diagnostico, tratamiento y prevención de esta enfermedad mortal.

Apoyados con otro poyecto llamado el Human Genome Project (Proyecto Genoma Humana) los científicos saben cada vez mas sobre el desarrollo del cáncer, lo que a su vez crea nuevas posibilidades para atacar la base molecular de esta enfermedad.

Y de esta forma sabiendo mas sobre las causas y las formas de combatir esta enfermedad, la nanotecnologia se podra enfocar mas en desarrollar metodos para poder tratarla.

Nanoseguridad

Las nanotecnologías prometen beneficios de todo tipo, desde aplicaciones médicas nuevas o más eficientes a soluciones de problemas ambientales y muchos otros; sin embargo, el concepto de nanotecnología aún no es muy conocido en la sociedad.

La especial naturaleza de las nanotecnologías, al implicar la manipulación, transformación y fusión de los componentes últimos de la materia inerte y viva, propicia el que muchas de las consecuencias de su implantación puedan tener un carácter irreversible, lo que aumenta la gravedad y trascendencia de las mismas esta vez para resguardar la seguridad del hombre ?

La seguridad de las personas abiertamente violentada y amenazada en Londres por 21 terroristas que portaban explosivos líquidos en los equipajes podría anularse casi a cero en un futuro cercano con la aplicación de medidas de seguridad como la lectura del iris o las huellas digitales de los individuos.

Coches y Nanotecnologia

Dentro de otro campo de la nanotecnología, se intenta desarrollar una tecnología que sea comercialmente viable y que permita obtener nanofibras de celulosa a partir de fibras de madera, agrofibras y fibras de raíces. Ya se ha demostrado el excelente rendimiento de estas fibras cuando se añaden a un polimero como refuerzo.

Ya con esto se esta desarrollando un proceso para elaborar ese tipo de nanofibra para de esta forma incluir en objetos de plastico paraque tengan un mejor rendimiento y tal tecnologia se piensa aplicar en los carros.

Nano en la industria de la madera

Nanotec Pty Ltd, empresa australiana, lanzó una campaña de promoción de un producto nuevo creado con avances nanotecnológicos para proteger la madera.

Se llama “Nanoseal Wood” y es una solución basada en agua que tiene propiedades auto-ensamblables que forman la estructura funcional de la superficie. Se logra un efecto repelente a través de una combinación de cambios moleculares en la estructura de la supfericie y propiedades hidrofóbicas.

Nanoseal Wood tiene el potencial para transformar todo el sector de tratamiento de madera. "Supone un tratamiento para la superficie de la madera única que pretege la madera no solo al controlar el contenido de humedad y agua, sino también al proteger la superficie de radiacion ultra violeta.

El agua es uno de los principales enemigos de la madera, pero este nuevo producto fabricado con los últimos avances en la nanotecnología hace que el agua simplemente se cae de la madera, sin llegar a penetrarse dentro del sustrato.

Las nanopartículas se auto-ensamblan en una estructura de una sola capa de 25 nanometros, lo que da mayor protección contra radiaciones UV.Finalmente, tiene la ventaja de ser un producto que no daña al medioambiente, ya que no contiene compuesto orgánico volátil (VOC), solventes, aceites o pesticides.
Quantum dots para detectar infecciones respiratorias virales

En lo que podría ser una de los primeros usos médicos de la nanotecnología, un químico y un doctor especializado en enfermedades infecciosas de la infancia se han unido para crear un método de temprana detección para un virus respiratorio que es el más común en la hospitalización de niños menores de cinco años.

Los investigadores de la Vanderbilt University informan que un sistema de quantum dot no solo puede detectar la presencia de partículas del Virus Sincitial Respiratorio (RSV) en cuestión de horas, en vez de dos o cinco días que se requieren con las pruebas que se tienen actualmente, sino que también es más sensible, permitiendo detectar más pronto el virus en el curso de una infección.

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Medidas y riesgos de nanotubos de carbono en la actualidad.

Hoy en día se tiene un gran número de investigaciones sobre las aplicaciones de los distintos nano-materiales y los resultados parecen prometedores, no obstante una de las mayores limitantes es que no se tienen medidas concretas para el control y manejo de estas.

Para lograr una regularización en productos nano-estructurados se debe de llegar a un acuerdo sobre factores determinantes, como lo son el tamaño de partícula, el proceso de síntesis, las propiedades fisicoquímicas, seguridad y riesgos, creando la necesidad de tener una agencia de regulación y control específicamente para estos materiales. Actualmente existe un simposio llamado Nanosafe, el cual se celebra cada año y tiene como tema principal la producción y el uso seguro de estos materiales.

Se ha demostrado que los nanotubos de carbono cuentan con un nivel considerable de toxicidad, este depende del método que se utilice para la fabricación así como del tamaño de la partícula. Se ha comprobado que la inserción de elementos como lo es el nitrógeno al interior de los tubos, da como resultado la reducción de la peligrosidad de estos materiales.

La toxicidad de los nanomateriales compuestos de carbono en general, depende mucho de su método de producción, tanto como del tamaño y composición del material. Jia, G. (2005) demuestra que “los nanotubos de carbono de una sola capa son mucho más tóxicos que los de multicapas” lo que nos da una idea de que entre más pequeños sean, elevan su nivel de peligrosidad.

Hasta hoy, solo se tienen especulaciones de los efectos que puedan tener los nanotubos en nuestro organismo si los ingerimos, inhalamos o nos exponemos a ellos. Por su tamaño tan reducido, se pueden introducir de forma muy sencilla a nuestro sistema pudiendo causar inflamación en las áreas afectadas o enfermedades aun más peligrosas.

Chau (2007) habla sobre las regulaciones que se deben de tener en la inclusión de la nanotecnología en el área de alimentos, dice que “para el avance de la nanotecnología para alimentos, se necesitan de muchos estudios sobre los efectos que estos pueden tener en nuestro organismo”.

Por lo que se necesita aun de muchos años de investigación para poder incluir los nanotubos de carbono en distintos materiales, dependiendo del área de investigación, entre más peligroso sea, más tiempo se necesitara para lanzar ese tipo de productos al mercado y más costoso será el producto.

Métodos para la degradación de CNT's

Los nanotubos de carbono, al ser constituidos como una estructura de alta estabilidad, necesitan de una gran cantidad de energía para romper los enlaces y formar estructuras más sencillas. Una forma de darles la energía necesaria para que esto suceda es mediante tratamiento térmico, en el cual se calienta 500°C por un periodo de una hora, logrando así degradarlos en dióxido de carbono y vapor de agua.

El tratamiento térmico es un método relativamente sencillo, pero a la vez tiene mucho costo energético y produce sub-productos que afectan al ambiente, por lo que se deben de considerar nuevos métodos con los cuales se pueda tener una degradación efectiva, poco costosa y amigable con el ambiente.

Otro método de degradación es por tratamientos químicos, en los cuales se utilizan sustancias muy agresivas de carácter acidas y/o básicas. Pero éstas forman una gran cantidad de subproductos no deseados y generalmente son contaminantes muy tóxicos.

Una buena propuesta para la degradación de los nanotubos de carbono es el uso de diferentes tipos de bio-organismos como lo son las enzimas, bacterias y levaduras. Lamas (2010) reportó que un grupo de científicos de Irlanda, Suecia y Estados Unidos demostraron en su trabajo que:

…la mieloperoxidasa humana (hMPO), que es una enzima del sistema de defensa de un tipo de glóbulos blancos, los neutrófilos, puede conseguir descomponer los nanotubos de carbono de pared simple, básicamente en dióxido de carbono y agua. Aunque las diferentes rutas que se llevan a cabo hasta los productos no son aún conocidas, los investigadores han comprobado que al menos existe una manera de dividir los nanotubos en compuestos biológicamente inofensivos para el cuerpo humano.

Con esto se reduciría de manera importante los efectos tóxicos que pudieran causar los nanotubos en nuestro organismo, abriendo así la posibilidad de utilizar estos materiales para la administración de medicamentos.

La biodegradación puede ser otro buen método, ya que dejamos que las bacterias que estén en el ambiente degraden la estructura de los materiales, pero esto tiene un altísimo costo en tiempo, y depende de la estabilidad del material, es el tiempo que tarda en degradarse. En un artículo del 2004 se encontró una tabla de materiales comunes y su tiempo de degradación:

- desechos orgánicos........................... 3 semanas a 4 meses
- ropa o género de algodón y/o lino...... 1 a 5 meses
- un par de medias de lana.................... 1 año
- zapato de cuero.................................. 3 a 5 años
-papel.................................................. 3 semanas a 2 meses
- celofán............................................... 1 a 2 años
- trapo de tela....................................... 2 a 3 meses
- estaca de madera.............................. 2 a 3 años
- estaca de madera pintada................. 12 a 15 años
- bambú............................................... 1 a 3 años
- envase de lata................................... 10 a 100 años
- envase de aluminio........................... 350 a 400 años
- materiales de plástico........................ 500 años
- vidrio................................................. indefinido en descomponerse

No nos dice como tal el tiempo para la biodegradación de los nanotubos, pero si consideramos que son mucho más estables que los materiales de plástico, asumimos que se necesitarían ¡más de mil años para que estos se volvieran materiales más sencillos!

Ventajas y desventajas de los nanotubos de carbono

Actualmente, los artículos referentes a nanotubos de carbono hablan acerca de todas sus posibles aplicaciones en las diferentes áreas de la ciencia; sin embargo solo un pequeño número de ellos toca el tema de los riesgos que se pueden generar al manejar este tipo de materiales.

Las aplicaciones más importantes de los nanotubos de carbono reportadas hasta el momento son en el área de la electrónica molecular, en la que éstos se consideran como componentes de la electrónica convencional, con la diferencia de que son del tamaño de una simple molécula. Este avance abre muchas posibilidades para la electrónica, ya que va a permitir que continúe la miniaturización de los artefactos electrónicos.

También tienen aplicaciones en el área de sensores, ya sean éstos químicos, biológicos, térmicos o electromagnéticos. Otra línea de investigación muy fuerte es en el área de la energía, en donde se utilizan nanotubos de carbono como celdas de almacenamiento de hidrógeno que, al momento de liberarse, produce una gran cantidad de energía limpia.

Godwin (2009) menciona que actualmente los nanotubos de carbono ya se utilizan en productos comerciales como protectores solares y raquetas de tenis, y que también se utilizan nano partículas de plata para la limpieza del agua por sus propiedades antibacteriales.

Como las anteriormente mencionadas, existen infinidad de posibilidades para este tipo de materiales, las cuales se siguen investigando por diversos grupos alrededor del mundo.

Ya hablamos de las ventajas y oportunidades de estas nano estructuras, pero lo que también hay que considerar son los riesgos que podrían tener el uso excesivo de estos. Hay algunas revistas especializadas, como la Chemical Research in Toxicology y Environmental Science & Technology, las cuales se dedican al estudio toxicológico y ambiental de los distintos materiales; éstos mencionan que los nanotubos de carbono pueden llegar a ser tóxicos, dependiendo de su concentración y el método de producción de estos. Sin embargo, se han investigado nuevos métodos para poder reducir su nivel de peligrosidad, éstos se les introducen otros elementos para aumentar la biocompatibilidad y, por ende, reducir su nivel tóxico.

Otra desventaja en el uso excesivo de estas nanoestructuras, es que son muy estables, por lo que serán muy difíciles y costosas de degradar. Esto puede llevar a un alto nivel de contaminación si no se tienen medidas regulatorias entre la producción y degradación de estos materiales. Es por eso que mientras no se tengan las condiciones adecuadas para poder degradar los nanotubos de carbono de una manera efectiva y poco costosa, no se deberían de empezar a comercializar productos basados en estos materiales.

Clase 3

La UDLAP preocupada por dar la informacion necesaria a todos sus estudiantes esta empezando a utilizar las redes sociales para poder llegar a un mayor publico. Por lo que en la clase pasada pudimos ver que en especifico el CIRIA, tiene ya su facebook, twitter y flickr medios sociales, los cuales estan actualizando constantemente para tener un mejor servicio.

Tambien pudimos ver que la pagina de internet del CIRIA es muy efectiva, ya que aparte de buscar libros, podemos entrar via remota a algunas de las revistas con las que la universidad tiene suscripcion, asi como de periodicos y tesis digitales.

En mi opinion la universidad esta haciendo bien, porque creo que esta captando la atencion de muchos estudiantes y publico en general, para que se puedan enterar de los eventos con los que cuenta la universidad.