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¿Como fabricar tu propio Nanobot?

El primer paso para crear algo, es entenderlo. En los últimos años se ha avanzado enormemente en muchos de los campos necesarios para crear esta tecnología. La genética, la bioquímica, la física y la ingeniería son los pilares para la creación y el desarrollo de la nanotecnología.

Gracias al estudio del ADN se puede comprender que es lo que necesitamos para “lo normal” y que es lo que se altera, por lo que se puede comprender qué es lo que debemos cambiar.

Los avances en nanomateriales han posibilitado la construcción de nuevas combinaciones sintéticas que son necesarias para dar vida a estos “robots”.

A pesar de que el desarrollo de los Nano-robots no es un camino lineal, las primeras piedras en el camino fueron: ¿Con que materiales los fabricamos? ¿Como los hacemos funcionar? ¿Como los movemos?

¿Con que materiales los fabricamos?

Es importante entender que necesitamos fabricar un “dispositivo-robot” que mide micrómetros y que debe contar con ciertas propiedades mínimas para funcionar adecuadamente. Si nos ponemos a pensar, ¿qué material conocemos muy bien y que tenga la capacidad de ser un semiconductor?, rápidamente aparece ante nuestros ojos el muy popular y nunca bien ponderado Silicio. Presente en cada componente electrónico, es un material bien estudiados gracias a sus propiedades. Pero cuando compite con materiales orgánicos se queda muy atrás. El enlace que se establece entre dos átomos de Carbono es mucho más potente que el que se establece entre dos átomos de Silicio, por lo que cualquier material construido en base a Silicio sería muy inestable y no nos serviría para nuestro proyecto.

• Fue así como se encontró una nueva combinación: Silicio y Oxígeno. Sus principales ventajas son:
• Su fuerte enlace bidireccional covalente.
• La facilidad con que se puede polimerizar para formar estructuras 3D (Tecosilicatos).
• Su alta resistencia y estabilidad térmica.
• Su estabilidad en condiciones oxidantes.
• Ambos son de los elementos más abundantes en el planeta.

¿Cómo los hacemos funcionar?

Ya tenemos nuestros materiales. Podemos tomar nuestro soldador, nuestro destornillador y martillo y ponernos manos a la obra. El resultado un hermoso y flamante Nanobot. Pero la pregunta lógica es: ¿qué tipo de pilas usa esta cosa?

Como explicamos en los conceptos previos el ATP es la energía de nuestro cuerpo y se encuentra por doquier. Entonces a nuestros científicos se les ocurrió la brillante idea de tomar prestado nuestra propia energía para movilizar estos aparatitos.

Imaginemos la proteína de ATP como un globo. Al interior se encuentra el preciado combustible que nos permitirá suplir de energía al robot. Para extraer esta energía es necesario una enzima capaz de romper o “pinchar” este globo para que deje escapar la energía.

Fue así como se ideó inicialmente una molécula de dos polos. Un polo sintético como motor o hélice y un polo biológico sería una enzima capaz de extraer la energía.

Esto fue lo que logró Carlo Montemagno y sus colegas de la Cornell University de Nueva York en el año 2000. El helicóptero “biomolecular” realizado en Cornell mediante el armado de las partes mecánicas superminiaturizadas y moléculas orgánicas, tiene una hélice de un largo de 150 nanómetros que dan ocho vueltas por segundo. A pesar de lograr una tasa de éxito muy baja, fue una brillante primera aproximación a resolver el problema.

¿Como hacemos que se muevan?

Esta bien, repasando lo que llevamos hecho de nuestro proyecto de ciencias, tenemos listo nuestra estructura, tenemos el motor andando, pero ahora falta saber como podemos mover nuestro robot.

El movimiento en nuestro pequeño robot es una parte muy importante para poder cumplir con las misiones que luego le encomendaremos. Así que el siguiente objetivo es hacer que nuestro micro Frankenstein se mueva.

Como el ingenio humano no tiene límites, cada grupo de científicos ha intentado resolver el problema a su manera. Desde la rudimentaria hélice que ya describimos, pasando por simular el movimiento de las bacterias por medio de “brazos” o cilios que sirven para nadar hasta uno de los más prometedores basado en ADN.

Por lo novedoso de sus construcción y por ser el más avanzado técnicamente voy a describir un poco en qué consisten estas “piernas de ADN”.

Imaginemos un robot al que le colocamos dos piernas hechas de una cadena de ADN cada una. En su extremo distal, una proteína adhesiva para poder avanzar por las superficies por las que se desplaza. En el otro extremo próximo al cuerpo tenemos la hebra de ADN que codifica una proteína que actúa como switch ON. Al actuar esta proteína sobre la “pierna” ésta se mueve hacia adelante, la pierna avanza y la proteína “zapatilla” se adhiere al suelo. Pero mientras el segmento inferior se mueve hacia adelante, el superior rota hacia atrás y nuevo ADN codifica una nueva proteína que funciona como switch OFF y resetea la posición de la “pierna” para volver a su posición original y comenzar el ciclo de movimiento una vez más. Este movimiento se va alternando entre ambas “extremidades” lo que permite la vertiginosa velocidad de 30 nm por paso.

Y voilá! Tenemos nuestro micro Terminator capaz de matar un virus, una bacteria y con suerte un protozoo. Capaz de recorrer nuestro cuerpo y ejecutar las órdenes para las que están programados. Ahora veremos las posibles aplicaciones que se les puede dar a estos enanitos.