Barcelona, 18 a 21 de diciembre 2009  |  English

A R T E C H M E D I A

Laura M. Lechuga. Profesora de Investigación del CSIC. Líder del
Grupo de Nanobiosensores y Aplicaciones Bioanaliticas, CIN2 (CSIC-ICN)
Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología.
Socia fundadora de SENSIA, SL (Grupo GENETRIX)

Estoy segura de que todos ustedes han escuchado hablar y están quizás hartos de escuchar la palabra Nanotecnología, en muchísimos libros, en películas, etc. Lo que si me gustaría que entendieran es que la Nanotecnología es una rama nueva de la ciencia, la tecnología, que se dedica a diseñar, fabricar y a utilizar realmente los materiales y los dispositivos a escala atómica y molecular.

Todo el mundo piensa que cuando hablamos de nano es algo muy pequeñito, pero el que sea muy pequeñito, porque son átomos y moléculas, no es lo importante. Lo importante es que cuando trabajamos en esas dimensiones las propiedades cambian radicalmente y ese cambio de propiedades es lo que facilita ese impulso, esa mayor innovación, en todos los productos y en todos los dispositivos que estamos fabricando y usando con nanotecnología.

Vean por ejemplo aquí el ejemplo del oro, todos sabemos el color del oro, este color dorado típico que tenemos en los anillos. Sin embargo, si este oro lo fabricáramos a escala nanotecnológica, en forma de nanopartículas, fíjense que según como fabriquemos estas nanopartículas el oro cambia de color, tenemos un oro de color rojo, violeta o gris… pero sigue siendo oro, sigue siendo el mismo material. Ese cambio de color se debe fundamentalmente a que estamos trabajando a estas escalas atómicas y moleculares y este oro está constituido ahora por tan sólo muy pocos átomos. Esto quiere decir que si nosotros somos capaces de modificar las propiedades a voluntad, tenemos todo tipo de aplicaciones industriales en electrónica, en energía, en medicina o en transporte.

El impacto de toda la innovación que se está llevando a cabo con esta nueva rama de la ciencia es espectacular y pueden encontrar miles de páginas web en Internet donde nos hablan cómo con la nanotecnología podemos ayudar incluso al tercer mundo, como podemos conseguir el acceso a agua limpia en todas partes, etc.

Me gustaría señalar cual es el link, la unión entre el arte y la innovación en nanotecnología. Vean algunas imágenes realmente espectaculares de estas escalas atómicas y moleculares, vean por ejemplo tan sólo doce átomos de cobalto, estas interferencias que se ven son ondas electrónicas, que realmente son efectos cuánticos que se producen, que es espectacular que se puedan ver. Vean por ejemplo una escalera formada también con escalones de 0.3 nanómetros, fíjense algunas figuritas que se pueden hacer colocando los átomos casi a voluntad. Imagínense que ya se pueden mover los átomos y uno puede crear materiales casi a voluntad y existen ese tipo de técnicas. Fíjense en estos dominios magnéticos que los están utilizando ustedes en los ordenadores en el almacenaje de memoria, realmente podemos tener una representación artística… o estos nanofilamentos que fabricamos que parece casi un jardín.

Han visto antes en la imagen una recreación, pero podemos ver aquí medidas reales de un cromosoma humano, es decir, uno de nuestros cromosomas, que se pueden medir realmente con técnicas de la nanotecnología. Posiblemente ya estarán todos ustedes utilizando muchos productos innovadores que incorporan realmente nanotecnología dentro, especialmente las mujeres, casi todas las cremas que ya utilizamos, cremas cosméticas principalmente de L'Oreal. Todas estas cremas ya están nanoestructuradas, simplemente porque penetran mucho mejor en las células y eso quiere decir que te hidratan mejor y funcionan mucho mejor. De hecho, L'Oreal es la compañía que tiene el mayor número de patentes en nanotecnología en todo el mundo, eso significa que es precisamente de las compañías que más innovación lleva a cabo dentro de la misma.

Pero es que existen incluso ya raquetas de tenis, bicicletas, donde el material incluye nanofibras, de tal manera que es mucho menos pesado pero es muchísimo más resistente, lo que significa que la bicicleta o la raqueta va a pesar mucho menos pero va a ser más resistente que las anteriores. Eso supone mucho para el esfuerzo de los deportistas.

Existen ya cristales que no se manchan gracias a su nanoestructuración, ya no hay que andar limpiándolos. Esto es real, coches que incluso se les puede cambiar el color a voluntad, utilizando también estos recubrimientos nanotecnológicos. Existe ropa que llevan estas fibras incorporadas, como los pantalones de Dockers, que no se arrugan, es decir, que uno ya lo mete en la maleta, se va de viaje y ya no tiene ni que volver a planchar los pantalones. Hay ropa que tampoco se mancha, etc., hay una cantidad de productos que no lo sabemos, pero que realmente llevan incorporada nanotecnología, es decir, que llevan incorporados una gran innovación dentro de su fabricación.

Dentro de la nanotecnología, relacionado con una mayor innovación, está el área de materiales. Quizás hayan visto hace unos días el lanzamiento del nuevo modelo de Boeing en televisión. Ese avión gasta un veinte por ciento menos, y ¿por qué gasta un veinte por ciento menos?. Porque el material con el que está fabricado la mayor parte del fuselaje ya lleva incorporado una serie de nanofibras, y eso permite que el material siendo mucho más resistente es mucho menos pesado. Por lo tanto, el combustible que se necesita para mover este avión va a ser muchísimo menor.

Sería interminable hablar de nanotecnología, hablar de las muchas aplicaciones en electrónica. Hay algún proyecto, incluso innovador, de cómo hacer un móvil, cen un papel que se dobla y simplemente, cuando lo quieras usar lo desdoblas, como el que ven en la imagen, ya tenemos todo tipo de sensores o de ropa inteligente, que lleva todo incluido dentro de la ropa y que te puede estar midiendo tus constantes vitales en continuo, etc.

Pero quizás el campo de mayor aplicación, o donde vemos una mayor innovación es precisamente en el área de la medicina y de la biotecnología, fundamentalmente en medicina, y quizás el futuro y la mayor innovación va a estar en esta área, porque en medicina lo que intentamos es utilizar todas estas técnicas que ya se han desarrollado en nanotecnología, y la idea es que uno pueda diagnosticar, pueda incluso prevenir y pueda tratar las enfermedades cuando estas comienzan.

Imagínense un proceso de cáncer, si fuéramos capaces de detectarlo cuando uno tiene tan sólo una o dos células y fuéramos capaces de aniquilar esas células, eso significa una detección precoz, y es una de las líneas fundamentales de la mayor innovación que se está llevando a cabo dentro de la nanotecnología. Existen también otras líneas, como la liberación de fármacos de manera controlada, solamente en el lugar que está enfermo, no como ahora que nos tomamos una mayor concentración de un medicamente hasta que llega al lugar que está enfermo.

A esta línea la llamamos Nanomedicina, y la idea es mejorar la prevención, la diagnosis y la terapia en la salud humana. Les voy a enseñar algunos ejemplos, que quizás no sé si recuerdan, en el libro “Viaje Alucinante”, de Isaac Asimov, lo que se hacía era miniaturizar un submarino, y dirigirlo al cerebro, de un científico famoso que tenía un coágulo y tenían que deshacerlo, porque él tenía una fórmula secreta que no la había escrito en ningún sitio y él era el único que la conocía. Esto sigue siendo ciencia ficción, pero existen ya muchas aproximaciones, aunque les parezca increíble, bastante parecidas a esta del submarino. Nunca va a ser posible miniaturizar un submarino y personas, pero lo que si es posible es fabricar nanopartículas como las que ven en las imágenes. Cada puntito que ven es un átomo, en este caso nosotros podemos controlar la fabricación de estas nanopartículas, el tamaño y la forma que uno quiera. Estas partículas las podemos funcionalizar, ponerle una serie de moléculas inteligentes y estas moléculas van a detectar de forma precisa. Por ejemplo, en este caso, están preparadas para cáncer de mama y van a ir solamente a unirse a las células que sean cancerígenas de cáncer de mama. Posteriormente, con una radiación desde fuera, se pueden calentar todas estas partículas y destruir de manera selectiva, solamente aquellas partículas unidas a las células de cáncer de mama. Vean por ejemplo aquí como se localiza también un cáncer de próstata en los ratones, utilizando estas nanopartículas. Desde fuera, simplemente iluminando, se ve que hay un color naranja y eso es indicativo de que este ratón tiene cáncer de próstata.

Incluso hay algunas compañías que ya están realizando pruebas clínicas, incluso con humanos con este tipo de tecnologías, que están pensadas para cuando el proceso canceroso está comenzando, es decir, cuando realmente hay muy pocas células, porque incluso con que existiera una única célula estas nanopartículas serían capaces de unirse selectivamente a esa única célula cancerosa. Es la nanoterapia, que consiste en aniquilar esas células cancerosas. Esto permitiría tratar sólo el lugar adecuado, evitar todos los efectos secundarios de la quimioterapia.

Dentro de la línea de medicina regenerativa, hay una gran innovación en desarrollar sistemas artificiales de reemplazo. Un científico americano está intentando fabricar una molécula llamada respirocito, es una molécula sintética, pero que va a reemplazar a los glóbulos rojos, de tal manera que realizaría el transporte de oxigeno en la sangre. Es decir, que si alguien se inyectara una disolución de estos respirocitos artificiales podría estar sin respirar durante más de dos horas y media. Este proyecto se está fabricando, eso quiere decir que ya se puede hacer submarinismo, por ejemplo, sin necesidad de respirar, aunque está por ver si consiguen realmente desarrollarlo y llega al mercado.Si ponen la palabra respirocitos en inglés pueden encontrar todos los desarrollos de este grupo.

Nosotros en concreto estamos trabajando en el desarrollo de dispositivos nanobiosensores que te permiten realizar diagnóstico de enfermedades. Por ejemplo, una detección precoz de cáncer o de una enfermedad infecciosa. Trabajamos en la detección precoz de las enfermedades, cuando están en su comienzo y quizás, el mayor paradigma que existe en nanomedicina, la mayor innovación cara al futuro, es conseguir un dispositivo que nos permita detectar, por ejemplo, la enfermedad en sus primeros estadios.

Existen técnicas también mediante nanoestructuración, en la cual uno puede volver a regenerar órganos, tejidos, etc. Imaginemos un pulmón, simplemente reemplazárselo a la persona que lo necesite. Eso sería quizás muy de cara al futuro, pero son temas que ya se están avanzando y que constituirán una gran innovación dentro de la ciencia y la tecnología.

En un futuro lo ideal para nosotros es desarrollar un nanodispositivo completo, que incluso pudiera estar implantado en el cuerpo. Ya se trabaja con la posibilidad de que el nanodispositivo permita hacer un diagnóstico precoz, que te avise cuando estás iniciando un proceso tumoral, o tengas una infección. Que te permita una imagen a nivel molecular en vivo de todo lo que esté pasando, de que además te proporcione un tratamiento focalizado y personalizado. Significa que además tenga en cuenta nuestro perfil genético, porque según nuestro perfil genético los tratamientos tienen que ser diferentes. Que nos esté siempre monitorizanndo, un seguimiento post-tratamiento y que sea capaz de reparar las zonas dañadas e idealmente esté implantado en el cuerpo humano. Ya existe alguna aproximación de hacer algún tipo de sensor que podamos implantar, aunque sea de forma subcutánea a los enfermos diabéticos. En el caso de los enfermos diabéticos, se les puede medir en continuo usando este dispositivo, de tal manera que cuando tengan algún pico de subida o bajada de azúcar te pueda avisar vía móvil, por ejemplo, de que tienes este déficit o esta subida y que necesitas entonces una dosis de insulina.

Esta tecnología se llama “Lab-on-a-chip”, lo cual significa miniaturizar todo un laboratorio en un único dispositivo. Cuando vamos a hacernos un análisis clínico se necesita todo el laboratorio y los aparatos. En la actualidad se están fabricando este tipo de dispositivos miniaturizados, gracias a los cuales, con una única gota de sangre, una única gota de orina, podríamos hacer un análisis completo del estado de salud de un paciente. Eso significa que prácticamente el paciente podría llevar este dispositivo, como quien dice, en el bolsillo. A lo mejor lo que hacemos es una sociedad de hipocondríacos, que realmente estén todo el día midiéndose, a ver qué me pasa hoy, cómo tengo el colesterol, si me como un filetón hoy o no me toca. En cualquier caso, los avances también son significativos porque te permitirían diagnósticos instantáneos, un diagnóstico en cualquier lugar, sin tener que ir al hospital o esperar meses a que te hagan determinados tipos de pruebas.

Estos que ven son algunos de los dispositivos que nosotros fabricamos, pero sería complicado de explicar. Son microchips, lo mismo que ustedes utilizan en los ordenadores, microprocesadores, pero nosotros en nuestro caso los utilizamos como guías de luz, en las cuales podemos ver y hacer un diagnostico precoz de determinadas enfermedades. Podemos ver cuando hay una base mutada en su ADN, en determinados genes, cuando hay proteínas biomarcadoras del inicio de un cáncer. Aquí pueden ver unos dispositivos que son una especie de micropalancas que se mueven sólo unos nanómetros, pueden ver la la diferencia de tamaño cuando se comparan con un cabello humano. Vean las dimensiones en las que realmente trabajamos en nanotecnología, pues son sumamente pequeñas. Todo esto además hay que utilizarlo con material biológico, así que en el futuro vamos a tener este tipo de nanotecnología, este tipo de innovación en todos los lugares, tanto en urgencias como en la consulta del médico, incluso en casa.

Con toda esta innovación, nosotros hemos iniciado una empresa que se llama Sensia, en la cual estamos intentando llevar nuestra innovación al mercado, tarea no muy sencilla en nuestro país. No solamente se trata de que exista un buen desarrollo científico en el laboratorio, una buena idea, una buena tecnología, sino que siempre se necesita la inversión adecuada y un equipo para llevarlo a cabo y transferirlo al tejido empresarial.

La conclusión es que en el futuro, nos guste o no, vamos a estar rodeados de todos estos nanochips, nanosensores y todo tipo de nanodispositivos. Y no solamente vamos a utilizarlos en todo tipo de aplicaciones, sino que posiblemente muchos de ellos estén también en nuestro cuerpo y nos estén ayudando a mejorar o a controlar nuestra salud. Existen ya muchos desarrollos, la Nasa utiliza estos nanobiosensores para intentar buscar vida en Marte. En EEUU ya existe un microchip que la gente lleva implantado, de tal manera que todo su historial médico está dentro de él, y casi como en el supermercado, pasas por el escáner, y todo el historial médico del paciente sale en pantalla.


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