¿Quereis que os hable de nanotecnología?


#1

Hola Tabloiders,

Llevo poco tiempo por aquí y estoy alucinando de cómo puedo haber descubierto esto tan tarde. Lo bueno es que cada día tengo uno o dos hilos interesantes que leer antes de dormir. Estoy tan agradecido que me gustaría contribuir de la mejor manera que pueda. En mi caso, me dedico a la investigación, en particular a la nanotecnología. Si os interesa el tema, puedo ir contando un poco por donde sopla el viento en esta disciplina. Si os interesa decídmelo y voy poniendo cositas, y si queréis saber algo en particular preguntadlo.

Un abrazo

PRIMERA ENTREGA: LA CRISIS DE LAS TIERRAS RARAS

Fue sobre 2010 cuando estalló la crisis. Las tierras raras son elementos clave en el desarrollo de las sociedades industrializadas. Su uso principal es para fabricar imanes permanentes, en particular los más potentes son aquellos que tienen tierras raras (NdFeB), y los que aguantan mas temperatura (SmCo, véase la temperatura de Curie) . Piense en los aerogeneradores, motores eléctricos, altavoces, teléfonos móviles… ¡un coche contiene más 100 imanes! De ahí que sean elementos críticos.

Estos elementos de la tabla periódica se denominan “raras” no porque sea raro encontrarlos en la naturaleza o haya pocas reservas, sino porque se encuentran combinados con otros elementos de la tabla periódica (p.e. uranio) y por tanto su extracción es compleja. Y lo más problemático de su extracción es la cantidad de contaminación que se genera. En la siguiente imagen pueden ver el aspecto que tiene una explotación minera de tierras raras. Las manchas negras son residuos derivados del refinamiento para obtener las tierras raras, y en muchos casos son radioactivos.

Los acontecimientos sucedieron de la siguiente forma. El 90% de las reservas de tierras raras están en China. Por otro lado, EEUU y Brasil tienen minas de tierras rara que están explotando. Llegado el momento, China entra en la competición, rebajando los precios hasta tal punto que el resto de los países con minas de tierras raras deciden que les resulta mas rentable comprarlas a China que explotar sus propias reservas. De esta forma llegamos a una situación en la que China que convierte en el único proveedor de tierras raras, y entramos en juegos políticos. China comenzó a discriminar a sus “clientes”, limitando la cantidad a algunos países y jugando con el precio (p.e, se las regalan a los países africanos, le triplican el precio a los países Europeos y limitan la cantidad que proveen a EEUU). Como pueden imaginar, ante esta situación los países afectados tuvieron que tomar medidas, y entre ellas una fue financiar proyectos de investigación que sirviesen para solucionar este problema. En concreto, en Europa se financiaron proyectos que redujesen o eliminasen el uso de tierras raras en aquellas aplicaciones en las que fuese posible.

ALGUNOS CONCEPTOS DE MAGNETISMO

Llegados a este punto, me gustaría daros algunos conceptos básicos de magnetismo antes de entrar en materia. En primer lugar, presentaros un ciclo de histéresis, que es como el carnet de identidad de un material magnético. Para interpretarlo hay que fijarse en qué información se representa; en el eje X campo magnético aplicado, y en el eje Y la imanación del material. Por otro lado, los puntos mas relevantes de un ciclo de histéresis son:

  • La imanación en saturación (Ms). Es el máximo campo magnético que puede generar un material.
  • La imanación remanente (Mr). Es el campo magnético que genera un imán cuando no hay campo aplicado.
  • La coercitividad (Hc). Es el campo que hay que aplicar para que la imanación del material magnético sea nulo. Esta medida da una idea de cuan resistente es un imán a ser desmagnetizado.
  • El producto de energía (BHmax). Es la máxima energía que puede almacenar un imán.

Dentro de los materiales magnéticos encontramos dos tipos:

  • Los que se denominan materiales magnéticos blandos , que se caracterizan por tener una alta imanación en saturación, una imanación remanente y coercitividad prácticamente nula y un producto de energía muy bajo. Este tipo de materiales se usan, por ejemplo, como núcleos de electroimanes o transformadores eléctricos.
  • Los materiales magnéticos duros , tienen una imanación en saturación baja en comparación con los blandos, pero una coercitividad e imanación remanente no nula. Este es el tipo de materiales que queremos para hacer imanes permanentes.

Por otro lado, cuando se fabrica un imán se diferencian las propiedades intrínsecas , que son aquellas que tiene el material que lo constituye, y las propiedades extrínsecas , que son aquellas que resultan de factores diferentes a las características del material. En ciencia de materiales hablamos de propiedades en “bulk”, que son las propiedades del material cuando tiene un tamaño “que puedes ver” y propiedades en la nanoescala, que aparecen cuando disminuimos el tamaño de las partículas. Por poner un ejemplo, en la siguiente imagen se observan nanopartículas de oro, de distintos tamaños. Como ustedes saben, el oro es amarillo, pero a medida que sus partículas son mas pequeñas (entrando es la escala nano) este va cambiando de color. Esto es una propiedad extrínseca del oro porque no depende del material (el oro) sino del tamaño que este tenga.

Hasta aquí lo dejo hoy… continuara en breve


#2

Todo tuyo.:+1:


#4

¿Es verdad que hordas de nano-robots entraran en nuestros cuerpos para arreglar lo que haga falta?


#5

Es una verdad a medias. Aunque existen lo que se denominan “motores-moleculares”, no es cierto que existan “robots” a escala nanoscópica tal y como nos lo imaginamos. Es todo producto del marketing de los investigadores que necesitamos llamar la atención para que nos financien nuestros proyectos de investigación.

Cuando se habla de nanorobot se suelen referir a un tipo de tratamientos con nanoparticulas, las cuales pueden ser funcionalizadas para que “se adhieran” al tejido u órgano deseado, y una vez en su destino actuar de la manera deseada.

Un ejemplo son los tratamientos de hipertermia para el cancer, los cuales consisten en inyectar nanopartículas magnéticas en sangre que están circulando por el cuerpo del paciente y acaban introduciéndose dentro (literalmente) de células tumorales. Una vez dentro, en el caso de la hipertermia, se aplica un campo magnético alterno que provoca que estas nanopartículas se calienten y en consecuencia aumente la temperatura de la célula tumoral. Una vez que la célula tumoral llega a 40ºC se produce la apóptosis, que es un “suicido” de estas células. Existen variaciones; otra técnica consiste en liberar un medicamento u droga una vez que las nanopartículas se han interiorizado en las células tumorales, y otra variante es similar a la hipertermia, pero las nanopartículas tienen forma de disco, y cuando se aplica un campo electromagnético se mueven y destrozan la célula físicamente.

El principal beneficio de estos tratamientos es que no se daña el tejido colindande al tumor, tal y como sucede actualmente con la quimioterapia. También he de decir que aunque ya existen tratamientos de este tipo, todavía son experimentales, y no se puede emplear para todo tipo de tumores (p.e., en cancer de mama y garganta está demostrado que la hipertermia funciona, pero para tumores cerebrales no) Todo esto es posible porque hemos aprendido a controlar la materia a escala nanoscópica (10^-9), que es tres ordenes de magnitud mas pequeña que una célula (escala microscópica, 10^6).


#6

Sigue, sigue…


#7

Osea, básicamente, ¿lo que hay ahora son son nanopartículas que pueden diseñarse para introducirse en tipos de células concretas?

¿Cómo hacéis que la nanopartícula y la célula se "reconozcan?

¿Se podría hacer lo mismo con los coágulos?

Quiero decir, inyectar las nanopartículas, dejar que sean “absorbidas” por el coágulo, y disolverlo mediante vibración.


#8

Exacto.

Mediante funcionalización. Pongo un esquema que he sacado de aquí.

Consiste en añadir moléculas que reconozcan los biomarcadores de las células tumorales.

Sí. De hecho acabo de encontrar esta patente de 2002.

PD: Puntualizar que yo me dedico a temas físicos, de ciencia de materiales. No soy experto en bío, pero intentaré explicarlo lo mejor posible.


#9

Muy buena idea y gracias por tu tiempo escribiendo rn beneficio de los demás. Me parece un tema super interesante asi que, por favor, continúa.

Es interesante, cuanto menos, el tema médico/biológico, pero llévanos más a tu mundo. Háblanos de lo tuyo, déjanos flipar con las cosas que te flipan a ti.

Yo soy ingeniero mecánico industrial, actualmente trabajo diseñando sistemas automatizados e integración de cobots en industria. Generalmente trabajamos con empresas farmacéuticas (Striker, Boston Scientifics…) y tecnológicas (Apple, Dell-EMC…)

Cuentame cosas que pueda aplicar a mi campo o que me den ganas de conocer otros nuevos. Mis respetos y mis +10.


#10

Joder, si no es mucho pedir, podrías ir haciendo una serie de post, como los que tenemos circulando de economía, big data… Yo no tengo ni idea pero me parece un tema muy interesante


#11

Ortega Smith en La Sexta. Promete diversión.


#12

Gracias! Me voy a empapar el Paper de Theranostics para conocer los conceptos básicos. Sospecho que voy a tener que excavar en otros docs porque esto de los términos va en cascada. :slight_smile:


#13

Si quiere buscar información en español quizás encuentre algo de G. Salas y Puerto Morales


#14

¿Por qué se utilizaran para las baterías? ¿Cómo funcionan?


#15

@brillosazul no entiendo su pregunta…


#16

Que me habían contado que la nanotecnología también la estaban aplicando a las baterías de coches eléctricos


#17

Es posible. La nanotecnología incluye todas aquellas técnicas que impliquen manipular la materia a escala atómica (o por debajo de una micra). Precisamente este año se ha premiado con el Nobel de Física a quienes desarrollaron la técnica de pinzas ópticas. Esta técnica es muy interesante porque permite manipular la materia a través de la luz, y se emplea para “atrapar” el ADN de células, separar las hebras de este, modificarlo y restaurarlo finalmente. Es una técnica complementaria al tan de moda CRISPR, y permite entre otras cosas, modificar los genes de las bacterias. Actualmente hay mucho interés en la modificación de bacterias para, por ejemplo, volverlas fluorescentes (mas info, busquen R. Costa), para que generen bioplásticos de residuos orgánicos (mas info, empresa VEnvirotech) o para lo que usted comenta.

PD: Respecto a la técnica de las pinzas ópticas (optical tweezers), gracias a ella hoy dia se pueden realizar operaciones de oftalmología con laser.


#18

Acabo de subir la primera parte del primer post. Espero que les guste.


#19

Joder, es increíble, algunos viven en el sigo XIX, otros nos creemos en el XXI y otros realmente estáis en el XXV.
Me chifla este hilo


#20

Muchas gracias @ChuckNorris pero no se crea, los científicos tenemos muchas carencias…


#21

Bueno, todos tenemos nuestras miserias, como me gusta decir.
Pero que no pare el asunto, estoy leyendo la primera parte del post