Revista La Ciencia y el Hombre
Mayo•Agosto
de 2010
REVISTA DE DIVULGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA DE LA UNIVERSIDAD VERACRUZANA
Volumen XXIII
Número 2
Editorial
El alcance de la mente
La confrontación falaz
humanidad-naturaleza
Darwin y la decoloración del mar: marea roja y FAN
Las catarinas, guardianas de huertos y jardines
Cómo controlan la erosión las las raíces de las plantas
El manejo ecológico de los suelos
Periodo de ablactación en el mono araña
Obesidad: más que un problema de peso
Obesidad y disfunción sexual
El intruso no toca a la puerta
Open acces: ¿conocimiento para todos?
Nanociencia y nanotecnología
Nanorrobótica
Una mirada escéptica al mundo extraterrestre
CUENTO / Clovius en Yusímedes
DISTINTAS Y DISTANTES, MUJERES EN LA CIENCIA
Teano y la ciencia pitagórica
CURIOSIDADES CIENTÍFICAS
En contra de nosotros mismos
NUESTROS COLABORADORES EN ESTE NÚMERO
Contenido
 

Nanorrobótica

Agustín Leobardo Herrera May
y Luz Antonio Aguilera Cortés

La nanorrpbótica es el estudio de la robótica en la escala nanométrica que incluye robots con capacidad de manipular objetos con resolución nanométrica. Mediante la nanorrobótica se podrán realizar cirugías y tratamientos de algunos tipos de cáncer, análisis médicos, monitoreo ambiental, cuidado de la salud, detección y remoción de obstrucciones en el sistema circulatorio, monitoreo de diabetes y terapias médicas.

La base fundamental para el desarrollo de la nanorrobótica son la nanoelectrónica y los sistemas nanoelectromecánicos (NEMS). Los avances significativos de los NEMS, biosensores y nanoelectrónica han permitido la construcción de dispositivos tales como nanotransductores, motores y computadoras biomoleculares. Estos avances permitirán la fabricación de nanomáquinas integradas conocidas como nanorrobots.

El desarrollo de los nanorrobots es un campo emergente que se encuentra en un proceso exhaustivo de investigación. La simulación computacional de los nanorrobots es una herramienta clave para la exploración de alternativas en la organización, configuración, planeación de movimiento y control de los nanorrobots en el cuerpo humano. En este campo, el doctor Cavalcanti y su grupo han reportados trabajos sobre una innovadora arquitectura de hardware y simulación de nanorrobots médicos, usando la nanobioelectrónica, así como datos clínicos y tecnologías inalámbricas para cirugías de ciertos tipos de cáncer, como una herramienta precisa y avanzada para el diagnóstico del aneurisma cerebral y para la detección de la influenza dentro del cuerpo humano basada en los patrones de flujo de sangre y las señales proteínicas.

Actualmente, en el área médica se han logrado importantes desarrollos de micromáquinas o microrrobots. Un ejemplo de tales microrrobots fue fabricado por el doctor Watson y su equipo de trabajo, de la Universidad de Monash, en Australia, el que puede ser manipulado por un control remoto externo. Este microrrobot, nombrado Proteus, contiene un motor resonante ultrasónico piezoeléctrico que utiliza desplazamientos torsionales y axiales acoplados con un estator de corte helicoidal. De esta forma, el microrrobot podría ser utilizado para viajar en venas con flujo sanguíneo moderado, y en un futuro podría transmitir imágenes, ayudar en cirugías y suministrar medicamentos dentro del cuerpo humano. Este microrrobot es una innovación muy importante que podrá ser optimizado y reducido a la escala nanométrica.

En los próximos años, para lograr el éxito en el desarrollo de los nanorrobots, es necesario superar importantes desafíos, entre lo que se hallan la invención de técnicas eficientes para la nanofabricación en grandes volúmenes de robots, reproducibles y con alta resolución. Otro desafío es la manipulación serial y el empaquetado de estos dispositivos de escala nanométrica. Para el caso de los nanorrobots aplicados a la medicina, es necesario desarrollar una adecuada arquitectura del hardware que incluya los dispositivos necesarios para monitorear tumores, la obstrucción de venas y otras anomalías del cuerpo humano.

La nanorrobótica, los NEMS, la nanoelectrónica y la nanotecnología proporcionarán nanodispositivos sorprendentes que influirán en el desarrollo tecnológico, económico y social de la humanidad. Sin embargo, tales desarrollos implicarán la necesidad de realizar e implementar nuevas normas internacionales que regulen la fabricación, utilización y seguridad de los futuros nanodispositivos. Estas normas ayudarán a evitar posibles problemas, tales como el uso inconsciente de los nanorrobots y su inadecuada operación por parte de los usuarios.

En conclusión, el desarrollo de nanorrobots en el futuro representa una alternativa fascinante para la realización de cirugías de ciertos tipos cáncer, la detección y diagnóstico de enfermedades y el monitoreo de tumores y la obstrucción de venas y arterias. Para ello, la nanorrobótica, los NEMS y la nanoelectrónica tienen un papel preponderante en el exitoso desarrollo de los nanorrobots. La nanorrobótica tendrá un efecto decisivo en los aspectos tecnológicos, económicos y sociales de los sectores que dominen este campo de investigación, aunque primero debe superar importantes desafíos, entre los que se hallan el logro de mejores técnicas de nanofabricación, el desarrollo de mecanismos para la obtención del movimiento de los nanorrobots y la integración eficiente de sus elementos mecánicos con componentes nanoelectrónicos en un sistema completo.

Este trabajo fue apoyado parcialmente por el proyecto 84605 de Conacyt y por el proyecto 099/2008 de DAIP de la Universidad de Guanajuato. Los autores, a sugerencia de los editores, han accedido a emplear la palabra “nanorrobótica” en lugar de “nanorobótica” y sus derivados al estar más en concordancia con el uso de la doble r en el idioma español.

Para el lector interesado

Cavalcanti, A. (2005). Robots in surgery. Euro Nano Forum 2005: Nanotechnology Health EU Citizen in 2020. Edinburgh, Scotland, UK, 5.

Cavalcanti, A. y Freitas, R.A. (2005). Nanorobotics control design: a collective behavior approach for medicine. IEEE Trans. Nanobioscience, 4, 133.

Cavalcanti, A., Shirinzadeh, B., Freitas, R.A. y Hogg, T. (2008). Nanorobot architecture for medical target identification. Nanotechnology, 19, 015103.

Calvancanti, A., Shirinzadeh, B., Freitas, R.A. y Kretly, L.C. (2007). Medical nanorobot architecture based on nanobielectronics. Rec. Pat. Nanotechnol, 1, 1.

Watson, B., Friend, J. y Yeo, L. (2009). Piezoelectric ultrasonic resonant motor with stator diameter less than 250 μm: the Proteus motor. J. Micromech. Microeng., 19, 022001