El increíble poder de los nano materiales: la importancia del desarrollo de los nanomateriales
Desde el tamaño de nuestros aviones hasta la altura de nuestros rascacielos, los logros de la ingeniería siguen creciendo cada vez más, pero a veces no queremos cosas grandes, sino pequeñas, muy pequeñas.
Y si queremos que las cosas sean realmente pequeñas, necesitaremos hacerlas con pequeños materiales, nano materiales. Estos se utilizan en todas partes, desde la industria de la salud hasta la electrónica, y a pesar de su reducido tamaño, tienen un gran impacto.
Problemas microscópicos, soluciones nano
Es fácil pensar en grandes problemas, aquellos que puedes ver. Pero muchos de los problemas más importantes de hoy son realmente microscópicos. Piensa en cosas como el cáncer o las enfermedades autoinmunes. Estos son problemas a nivel celular, demasiado pequeños para ser resueltos con herramientas convencionales.
Y si bien encontramos una solución al problema subyacente, los mecanismos de defensa del cuerpo a menudo ven una cura potencial como una amenaza y la atacan. Un buen ejemplo de esto es la diabetes tipo 1, una condición crónica que requiere un tratamiento diario con insulina. Para solucionar permanentemente el problema, los médicos podrían querer implantar células para producir esa insulina sin necesidad de inyecciones diarias.
Pero si se colocan esas células directamente en el cuerpo humano, es probable que los propios anticuerpos del paciente las ataquen y las destruyan antes de que puedan ayudar. Por lo tanto, para que este posible tratamiento funcione, es necesario encontrar una manera de protegerlas. Para resolver este problema y otros similares, necesitarás construir cosas realmente pequeñas y para eso necesitarás nano materiales.
El increíble mundo de los nano materiales
Para que algo sea considerado oficialmente un nano material, al menos una de sus dimensiones debe ser menor a 100 nanómetros. Para poner eso en perspectiva, un nanómetro es una millonésima parte de un milímetro, o aproximadamente cien mil veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano.
En resumen, son muy pequeños, tanto que la mayoría de los materiales a escala nano son demasiado pequeños para ser vistos incluso con la ayuda de microscopios convencionales como los que encontrarías en la escuela.
Si quieres observar nano materiales, necesitarás un mejor microscopio, como el microscopio electrónico, que puede ampliar las muestras hasta un millón de veces. Para trabajar a nivel nano, necesitarás un microscopio de barrido de efecto túnel, que no solo te permite ver átomos y moléculas individuales, sino también moverlas.
Propiedades sorprendentes
Aunque los nano materiales sean pequeños, a menudo tienen propiedades superiores a las de sus contrapartes a mayor escala, como una mayor resistencia, reactividad química y conductividad. Estas características te permiten resolver problemas de nuevas formas, como proteger las células de insulina implantadas que mencioné anteriormente.
El dispositivo que necesitarás para proteger esas células deberá tener agujeros lo suficientemente grandes como para dejar pasar la insulina, pero lo suficientemente pequeños como para evitar que las células de ataque del cuerpo entren. Esa precisión de ingeniería es una aplicación perfecta de la nanotecnología.
Más superficie, más interacción
Si bien los nano materiales son pequeños, en realidad tienen una superficie comparativamente grande. Al desglosar algo en fragmentos más pequeños, el área de superficie total aumenta. Esto es especialmente relevante en reacciones químicas, ya que una mayor área de superficie conduce a una velocidad de reacción superficial más rápida.
Esto convierte a los nano materiales en excelentes catalizadores, es decir, sustancias que aumentan la velocidad de una reacción química. Por eso se utilizan en una amplia gama de importantes reacciones químicas industriales. Los nano materiales también suelen ser más atractivos para las moléculas de agua y aceite, lo que los hace más absorbentes que los materiales más grandes. Por eso se utilizan en plantas de tratamiento de agua y en la limpieza de derrames de petróleo.
Aplicaciones en medicina y tecnología
La nanotecnología que se puede lograr con los nano materiales puede usarse para diseñar medicamentos que se dirijan a células específicas o partes del cuerpo. Imagina el potencial de no solo ayudar a tus propias células o mantener seguras las células implantadas, sino también luchar contra el cáncer o las bacterias dañinas. Además, el pequeño tamaño de los nano materiales los hace perfectos para la electrónica. Si alguna vez has desmontado tu teléfono inteligente y has ensamblado tu propia computadora, sabrás lo pequeños que pueden ser algunos de sus componentes. De hecho, los semiconductores de los computadores a menudo están a escala nano y pronto podrían tener partes de solo un nanómetro de longitud.
Más trabajo de investigación es necesario
Aunque los nano materiales parecen prometedores, hay un gran problema. No tenemos un conocimiento completo de los posibles efectos que podrían tener en el cuerpo humano o en el medio ambiente. Esto significa que no conocemos todos los riesgos de seguridad ni los protocolos adecuados para lidiar con ellos. De hecho, ya se han observado problemas con partículas de tamaño nano.
Es fácil ingerir o inhalar cosas tan pequeñas por accidente, sin siquiera darse cuenta. Por ejemplo, se ha descubierto que ciertos carbono-nanomateriales pueden causar inflamación en los pulmones de una manera similar al asbesto. Si estás utilizando nano materiales para tratar una enfermedad, lo último que deseas es crear nuevos problemas inesperados. El temor a lo desconocido no es razón suficiente para detener el progreso, pero siempre será mejor investigar más.
La nanotecnología que podría mantener las células implantadas seguras dentro de tu cuerpo para tratar la diabetes aún es bastante nueva y está en desarrollo, pero lo que podría hacer por los pacientes sería transformador. Diseños similares podrían aplicarse a otras enfermedades, brindándonos curas efectivas para muchos de los problemas que millones de personas enfrentan a diario, desde la atención médica hasta los nanotubos de carbono y la fabricación de mejores baterías. Las posibilidades de lo que podemos hacer con los nano materiales parecen infinitas.
Conclusión
Hoy hemos aprendido sobre los nano materiales, lo pequeños que son y algunas de las cosas que pueden hacer. Hemos aprendido sobre las propiedades especiales de los nano materiales y cómo algunas de ellas pueden cambiar en diferentes tamaños. También hemos visto la diferencia entre los nano materiales fabricados y los que ocurren naturalmente. Finalmente, hemos visto que debido a que los nano materiales y la nanotecnología son nuevos para nosotros, aún es necesario realizar más investigaciones para determinar qué tan seguros son para usar.
