Aplicaciones de las Nanorrobótica

La nanorrobótica es el campo de las tecnologías emergentes que crea máquinas o robots cuyos componentes están o son cercanos a escala nanométrica (10−9 metros).1 2 3 De una forma más específica, la nanorrobótica se refiere a la ingeniería nanotecnológica del diseño y construcción de nanorrobots, teniendo estos dispositivos un tamaño de alrededor de 0,1 a 10 micrómetros y están construidos con componentes de nanoescala o moleculares.4 5 También han sido usada las denominaciones de nanobots, nanoides, nanites, nanomáquinas o nanomites para describir a estos dispositivos que actualmente se encuentran en investigación y desarrollo.6 7  

En su mayoría las nanomáquinas se encuentran en fase de investigación y desarrollo,8 pero se han probado algunas máquinas moleculares y nanomotores primitivos. Un ejemplo de esto es un sensor que tiene un interruptor de aproximadamente 1,5 nanómetros de ancho, capaz de contar moléculas específicas en una muestra química. Las primeras aplicaciones útiles de las nanomáquinas podrían darse en la tecnología médica,9 estos dispositivos podrían ser usados para identificar y destruir células cancerígenas.10 11 Otra aplicación potencial es la detección de químicos tóxicos, y en la medición de sus concentraciones, en el ambiente. La Universidad Rice ha demostrado un auto de una sola molécula desarrollado mediante un proceso químico y que incluye el uso de buckyballs como ruedas. Es conducido controlando la temperatura ambiente y posicionando la punta de un microscopio de efecto túnel.

                                                Teoría de la nanorobótica

De acuerdo a Richard Feynman, fue su ex estudiante graduado y colaborador Albert Hibbs quien le sugirió originalmente cerca de 1959 la idea de un uso médico para las micromáquinas teóricas de Feynman (ver nanotecnología). Hibbs sugirió que cierto tipo de máquinas de reparación algún día podrían ser minituriarizadas al punto de que en teoría podría ser como "tragarse al doctor", tal como lo dijo Feynman. La idea fue incorporada en el ensayo de Feynman publicado en 1959 There's Plenty of Room at the Bottom (en castellano: Hay mucho espacio en el fondo).12

Dado que los nanorrobots serían de tamaño microscópico, probablemente sería necesario que trabajaran juntos una cantidad muy grande de dichos aparatos para poder llevar a cabo tareas microscópicas y macroscópicas. Estos enjambres de nanorrobots, tanto aquellos incapaces de autoreplicarse (como en una niebla útil) y aquellos capaces de autoreplicarse sin restricciones en el ambiente natural (como en una plaga gris o más recientemente en una nube de luciérnagas y adoptando formas humanas), aparecen en muchas historias de ciencia ficción, tales como las nanosondas de los Borg en Star Trek ; en el episodio Una Nueva Raza de la serie de televisión The Outer Limits y en Revolution (serie de televisión) donde aparecen como concentrados en cápsulas con fines curativos (temporada 1) y luego como una masa omnisciente con planes propios y capacidad de adoptar diferentes formas, entre ellas la humana(temporada 2)

Algunos partidarios de la nanorrobótica, en reacción a algunos escenarios de terror en relación a la plaga gris que inicialmente ellos ayudaron a popularizar, sostienen el punto de vista de que los nanorrobots que son capaces de replicarse fuera de un ambiente restringido de una fábrica no necesariamente parte de una nanotecnología con intenciones de producción, y que el proceso de autorreplicación, si alguna vez se pudiera desarrollar, podría ser diseñado para ser inherentemente seguro. Estos aseguran que sus planes actuales para desarrollar y usar la fabricación molecular no incluyen replicadores de libre alimentación.13 14

Las discusiones teóricas más detalladas acerca de nanorrobótica, que incluyen diseños específicos en temas como sensores, transporte de comunicación, navegación, manipulación, locomoción y computación integrada, han sido presentadas en el contexto médico de la nanomedicina por Robert Freitas. Algunas de estas discusiones permanecen al nivel de generalidades sin posibilidad de fabricarlas y no se aproximan al nivel de ingeniería de detalle.

                                                 

                                                                            Enfoques

Biochip= El uso simultáneo de la nanoelectrónica, la fotolitografía y nuevos biomateriales proporcionan una posible aproximación para fabricar nanorrobots para aplicaciones médicas comunes, tales como para instrumentos quirúrgicos, diagnóstico y dosificación de drogas.15 16 17 Actualmente este método para la fabricación de nanotecnología es usado en la industria electrónica.18 De esta forma, nanorrobots prácticos podrían ser integrados como dispositivos nanoelectrónicos, lo que permitiría la tele-operación y capacidades avanzadas a los instrumentos médicos.19 20

Nubots= Nubot es una abreviatura para "nucleic acid robot" (en castellano: Robot de Ácido Nucleico). Los nubots son máquinas orgánicas moleculares de tamaño nanométrico.21 La estructura del ADN puede proporcionar los medios para ensamblar dispositivos nanomecánicos bi y tridimensionales. Las máquinas basadas en ADN pueden ser activadas usando pequeñas moléculas, proteínas y otras moléculas de ADN.22 23 24 Puertas de circuitos biológicas basadas en materiales de ADN han sido fabricadas como máquinas moleculares que permiten insertar drogas in-vitro para problemas específicos de salud.25 Tales sistemas basados en materiales funcionarían más semejantes a sistemas biomateriales inteligentes de dosificación de drogas,26 pero no permiten la teleoperación en vivo precisa de tales sistemas prototipos. 

Basado en bacterias= Este enfoque propone el uso de microorganismos biológicos, como la bacteria Escherichia coli.29 Así este modelo usa un flagellum como método de propulsión, utilizándose normalmente campos electromagnéticos para controlar el movimiento de esta clase de dispositivos biológicos integrados.30

Tecnología Abierta= Un documento con una propuesta para el desarrollo de nanobiotecnología usando enfoques de tecnología abierta ha sido enviado a la Asamblea General de las Naciones Unidas.31 De acuerdo al documento enviado a las Naciones Unidas, en la misma forma que en años recientes el movimiento Open Source ha acelerado el desarrollo de los sistemas computacionales, un enfoque similar debería beneficiar a la sociedad en su mayoría y acelerar el desarrollo de la nanorobótica. El uso de la nanobiotecnología debería ser declarado como patrimonio de la humanidad para las siguientes generaciones, y ser desarrollada como una tecnología abierta basada en prácticas éticas para propósitos pacíficos. Se ha declarado que la tecnología abierta es una clave fundamental para tal propósito.

Carrera nanorrobótica= De la misma forma en que el desarrollo tecnológico tuvo a la carrera espacial y a la carrera de armas nucleares, la nanotecnología está teniendo una carrera nanorobótica.32 33 34 35 36Existe muchos motivos que permiten que los nanorobots sean incluidos entre las tecnologías emergentes.37 Algunas de las razones son que las grandes corporaciones, tales como General Electric, Hewlett-Packard y Northrop Grumman, han estado trabajando recientemente en el desarrollo y la investigación de nanorobots;38 39 los cirujanos se están involucrando y comenzado a proponer formas de usar nanorobots para procedimientos médicos comunes;40 las universidades e institutos de investigación han recibido fondos de agencias de gobierno que exceden los US$2 mil millones para ser usados en la investigación del desarrollo de nanodispositivos para la medicina;41 42 los bancos también están realizando investigación estratégica con la idea de adquirir con anticipación los derechos y licencias para la futura comercialización de los nanorobots.43 Ya han surgido litigios y temas relacionados al monopolio de la tecnología de nanorobots.44 45 46 Recientemente se han otorgado una gran cantidad de patentes relacionadas a la nanorobótica, principalmente a agentes de patentes, empresas especializadas únicamente en construir portafolios de patentes, y a abogados. Después de una larga serie de patentes y demandas, ver por ejemplo la invención de la radio o la Guerra de las corrientes, los campos emergentes de la tecnología tienden a convertirse en un monopolio, en el que este campo es normalmente dominado por grandes corporaciones.47

Nanoensamblaje posicional= La Colaboración de Nanofábricas,27 fundada por Robert Freitas y Ralph Merkle en el año 2000 y que involucra a 23 investigadores pertenecientes a 10 organizaciones y 4 países, se enfoca en desarrollar una agenda práctica de investigaciones28 específicamente apuntada a desarrollar una mecanosíntesis de diamantes controlada posicionalmente y una nanofábrica diamantina que tendría la capacidad de fabricar nanorrobots médicos de estructura diamantina.