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Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por Bruno Geller

Mundo Nano

El bioquímico argentino Roberto Carlos Salvarezza, que dirige un laboratorio especializado en el uso de nanoscopios, los microscopios de la ciencia que estudia y manipula la materia a escala atómica, cuenta cómo se utilizan estos instrumentos para diversas aplicaciones en numerosas disciplinas, y los progresos y riesgos que plantea la nanotecnología en el siglo XXI.
(Agencia CyTA-Instituto Leloir. Por Bruno Geller) - El interés por el estudio de la materia a escalas pequeñas, más allá de lo que permite la visión humana, es muy antiguo. Diversos descubrimientos arqueológicos revelan el uso de lentes planos, convexos y biconvexos tres mil años a.C. en la Antigua Mesopotamia.
En sus manuscritos, Séneca, el filósofo romano (4 aC.-65 dC.), habla de “cristales aumentadores” y unos siglos más tarde, en 1590, los ópticos holandeses Hans y Zacharias Janssen fabricaron el primer microscopio compuesto que aumentaba la imagen un máximo de diez veces.

A partir de esa fecha, la lista de inventores de microscopios se fue ampliando. A mediados del siglo XVII, el holandés Anton van Leeuwenhoek visualizó glóbulos rojos, bacterias y espermatozoides con microscopios que lograban 275 aumentos.

Los microscopios del presente

“Hoy en día, los nanoscopios, como el microscopio efecto túnel y el microscopio de fuerzas atómicas, permiten no sólo estudiar sino también manipular la materia a una escala sin precedentes, a escalas nanométricas. Esto implica que podemos trabajar con materiales en la escala del átomo, con una medida que es la diez millonésima parte de un centímetro”, afirma el bioquímico Roberto Carlos Salvarezza, investigador del CONICET y Director de los Laboratorios de Nanoscopías y de Fisicoquímica de Superficies del Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA).

En el VII Encuentro sobre “Superficies y Materiales Nanoestructurados”, recientemente celebrado en la sede del Instituto Balseiro, en el Centro Atómico Bariloche -organizado por la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), Salvarezza describió el trabajo que lleva adelante con sus colegas en INIFTA: “Nuestro laboratorio se especializa en microscopía de altísima resolución: los nanoscopios. Estos instrumentos son los ojos de la nanotecnología, permiten no sólo ver la materia a nivel atómico sino también también mover átomos de un lado a otro o removerlos de la superficie”.

El uso de los nanoscopios permite estudiar e intervenir sobre la materia a escala nanométrica en el campo de la química, física y biología, entre otras disciplinas.
El especialista explicó que algunos de los proyectos que realiza consisten en preparar superficies funcionalizadas: “Mediante conceptos de nanotecnología que implican la fabricación de materiales a través de la unión de átomos y moléculas, creamos superficies con propiedades inusuales. Por ejemplo, con una sola capa de moléculas podemos transformar superficies hidrófilas en hidrófobas o viceversa. Combinado la rugosidad de la superficie en la nano-micro escala con las propiedades hidrofóbicas se pueden lograr que las superficies rechacen el agua”.

Estas superficies al rechazar el agua tienen la ventaja de arrastrar partículas contaminantes y bacterias generando superficies autolimpiantes. Muchas industrias están interesadas en ese tipo de materiales, pues podrían utilizarlos en cocinas o baños para facilitar la limpieza de esos lugares.

Otro proyecto mencionado por Salvarezza se refiere a la modificación de superficies de nanopartículas metálicas o de óxidos con biomoléculas para posibles aplicaciones biológicas. Añade: “Estas nanopartículas podrían revolucionar la medicina ya que pueden alcanzar fácilmente las células del organismo y se las puede utilizar como vectores para el transporte de medicamentos. Por ejemplo, las nanopartículas de oro podrían ser modificadas con proteínas capaces de unirse específicamente a células cancerosas, a su vez que transportan mínimas cantidades de una droga tóxica capaz de eliminar las células tumorales. Al utilizar cantidades mínimas no se dañarían los tejidos sanos adyacentes, que en los tratamientos usuales se verían afectados por el medicamento”.

Salvarezza y sus colegas del Laboratorio de Biomateriales del INIFTA también realizan investigaciones orientadas a la creación de materiales cuyas superficies impidan el avance de las comunidades bacterianas. “Las bacterias colonizan las superficies, tanto en las células como en los materiales que se incorporan en el organismo, por ejemplo, las prótesis dentales y catéteres. Estudiamos cómo se mueven las bacterias en superficies lisas. Después, vamos modificando la superficie del material añadiendo canales o huecos nanométricos, a fin de crear frenos que impidan el avance de esos microorganismos. Este tipo de materiales con superficies diseñadas a medida podría disminuir el riesgo de infecciones”.

El futuro de la nanotecnología en la Argentina

Para Salvarezza, la nanotecnología en Argentina tiene potencial para impactar en distintos campos de la actividad económica: “Si bien no son muchas, hay algunas empresas que emplean alta tecnología que podrían beneficiarse de los desarrollos del mundo nano. También en el sector agropecuario se podrían aplicar avances nanotecnológicos, por ejemplo, narices o lenguas electrónicas que funcionen para controlar la calidad de alimentos o como sensores de pesticidas. También hay oportunidades para desarrollar nanofármacos, tanto para las personas como para uso veterinario”, señala el experto.

De acuerdo con el bioquímico, la industria cosmética tiene mucho que ganar si invierte en nanotecnología: “Por ejemplo, algunas marcas líderes han elaborado y comercializan cremas en base a vesículas microscópicas de fosfolípidos conocidos como liposomas en cuyo interior se incorporan distintos tipo sustancias activas, como las vitaminas”.

Riesgos de la nanotecnología

Si bien son muchos los aspectos positivos de la nanotecnología, también existen riesgos. “Por ejemplo, no sabemos qué efecto podría tener la acumulación de nanopartículas en el medio ambiente. Si las fábricas empezaran a generar millones de nanopartículas de diversa índole, habría también que pensar en la forma de capturarlas para volver a usarlas o bien para eliminarlas”, destaca Salvarezza.
“¿Son toxicas las nanopartículas de oro?”, se pregunta Salvarezza y continúa: “Aparentemente no lo son, pero ¿cuántos estudios se hicieron? ¿Qué efecto podría tener la inhalación y acumulación de nanoparticulas en las células pulmonares? La misma reflexión vale para otra nanoestructura que atrae enorme interés: los nanotubos de carbono. Estas estructuras son cilindros formados por una o varias laminas de grafito que pueden tener micras de longitud pero un diámetro de pocos nanometros. Tienen propiedades mecánicas y electrónicas inusuales”.
En los países del primer mundo, de cada mil millones de dólares que se invierten en investigación tecnológica, se destinan aproximadamente 10 millones a la realización de estudios orientados a determinar los riesgos implicados. Lentamente comienza a instalarse entre los especialistas un debate sobre los beneficios y los riesgos de la nanotecnología, en el que la sociedad en su conjunto también debería participar.
“Recién en el 2003, el Comité de Ética Sobre el Conocimiento Científico y Tecnología (COMEST) de la UNESCO incluyó por primera vez a la nanotecnología en la lista de temas para discutir. Una de las conclusiones a la que llegamos es que no podemos ni debemos prohibir la nanotecnología porque puede generar progresos muy importantes, sin embargo, es preciso evaluar cada proyecto en particular antes de que sea aprobado, y por lo tanto financiado, a fin de evitar perjuicios para la sociedad y el medio ambiente”, subraya Salvarezza.  

Otro tema a tener en cuenta es el impacto que producirá en la sociedad el avance de esta tecnología. “Son muchas las preguntas que mis colegas y yo nos planteamos acerca de las consecuencias que van a generar las nanotecnologías en las sociedades. Se vislumbra en muchos casos una ruptura de tecnología. Por ejemplo, la tecnología del silicio, actualmente empleada en la industria electrónica, podría ser reemplazada por la electrónica molecular. Muchas personas podrían quedar sin empleo, dado que la reconversión a esta tecnología nueva podría ser menos costosa y requerir menos mano de obra”, explica Salvarezza, quien aclara que si bien se trata de una hipótesis, de todas formas no debe descartarse.

“Si la nanotecnología se desarrolla sólo en los países ricos, la brecha entre esos países y los que están en vías de desarrollo se ampliaría aún más. Esa realidad podría evitarse si las autoridades de cada país fomentan la inversión en esta área”, concluye Salvarezza.

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