Beneficios de la Nanotecnología: Medicina

Nanotechnology (término inglés)  ¿Qué es? concepto, definición, significado…

La palabra “nanotecnología” es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican al un nivel de nanoescala, esto es unas medidas extremadamente pequeñas “nanos” que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman (Breve cronología – historia de la nanotecnología).La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnologia es el estudio, diseño, creación, síntesis, manipulación y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala.Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. Por lo tanto, científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales, aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas Nos interesa, más que su concepto, lo que representa potencialmente dentro del conjunto de investigaciones y aplicaciones actuales cuyo propósito es crear nuevas estructuras y productos que tendrían un gran impacto en la industria, la medicina (nanomedicina), etc.. Esta nuevas estructuras con precisión atómica, tales como nanotubos de carbón, o pequeños instrumentos para el interior del cuerpo humano pueden introducirnos en una nueva era, tal como señala Charles Vest (ex-presidente del MIT). Los avances nanotecnológicos protagonizarían de esta forma la sociedad del conocimiento con multitud de desarrollos con una gran repercusión en su instrumentación empresarial y social. La nanociencia está unida en gran medida desde la década de los 80 con Drexler y sus aportaciones a la”nanotecnología molecular”, esto es, la construcción de nanomáquinas hechas de átomos y que son capaces de construir ellas mismas otros componentes moleculares. Desde entonces Eric Drexler (personal webpage), se le considera uno de los mayores visionarios sobre este tema. Ya en 1986, en su libro “Engines of creation”introdujo las promesas y peligros de la manipulación molecular. Actualmente preside el Foresight Institute. El padre de la “nanociencia”, es considerado Richard Feynman, premio Nóbel de Física, quién en 1959 propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas. En 1959, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas. Existe un gran consenso en que la nanotecnología nos llevará a una segunda revolución industrial en el siglo XXI tal como anunció hace unos años, Charles Vest (ex-presidente del MIT). Supondrá numerosos avances para muchas industrias y nuevos materiales con propiedades extraordinarias (desarrollar materiales más fuertes que el acero pero con solamente diez por ciento el peso), nuevas aplicaciones informáticas con componentes increíblemente más rápidos o sensores moleculares capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más dedlicadas del cuerpo humano como el cerebro, entre otras muchas aplicaciones. Podemos decir que muchos progresos de la nanociencia estarán entre los grandes avances tecnológicos que cambiarán el mundo.

La nanotecnología molecular tendrán muchos impactos sobre el sector de la medicina en general. El mundo de la medicina es muy complejo, por lo que todos los beneficios de la nanotecnología para medicina tardarán en hacerse evidentes. No obstante, otros beneficios llegarán de forma inmediata. Las herramientas de la investigación y la práctica de la medicina serán menos costosos y más potentes. Investigación y diagnóstica serán más eficaces, lo que permitirá una capacidad de respuesta más rápida para tratar nuevas enfermedades. Numerosos pequeños sensores, ordenadores y diversos aparatos implantables de bajo coste permitirán un control continuo sobre la salud de pacientes así como tratamiento automático. Serán posibles diversos tipos nuevo de tratamiento. Y mientras los costes de la medicina bajan y el tratamiento de enfermedades más seguro, así sus beneficios serán experimentados por muchas más personas en todo el mundo. Relacionados: – Nanotecnología y Cáncer – Avances en la Medicina: Moléculas RNA, tratamientos del futuro – Investigación con células madre para el transplante de órganos – La nanotecnología aprende a nadar – nanotecnología y medicina – Avances en métodos para diagnosticar el cáncer

Un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado una nueva tecnología que podría potenciar la capacidad científica de crear tipos específicos de células partiendo de células madre embrionarias hES (más conocidas por el público en general por su papel en la ingeniería genética, los procesos de clonación y las investigaciones del genoma humano). Este avance tecnológico tiene implicaciones muy importantes para la creación de órganos para transplantes y para otras aplicaciones dentro del campo de ingeniería de tejidos y biotecnología.

Los científicos han logrado identificar un método sencillo para la producción de poblaciones puras de células epiteliales a través de las células madre embrionarias. Las células epiteliales pueden utilizarse en la producción de piel sintética.

Es conocido desde hace tiempo el potencial de las células madre embrionarias hES para la diferenciación dentro de una variedad de células especializadas, y para generar TODOS los diferentes tipos celulares del cuerpo – no en vano se llaman células pluripotenciales. El reto actual de los investigadores especializados en este campo es cómo materializar su potencial en hechos. Algunos factores influyen el comportamiento de las células madre embrionarias, entre ellos los materiales utilizados en la cultivación de células fuera del cuerpo. Las investigaciones actuales se centran en este tema.

Según Profesor Robert Langer del MIT “Hasta ahora no hemos dispuesto de una manera fácil y rápida que nos permitía asesorar cómo un material afectaría el comportamiento celular”. La nueva técnica desarrollada por su equipo no solo es rápida, sino también permite a los científicos hacer pruebas con cientos de miles de distintos materiales a la vez, a través de una miniaturización del proceso.

Los científicos han desarrollado una nueva tecnología robótica que deposita más de1.700 puntos de biomateriales sobre la plaquita que se pone debajo del microscopio y que mide solo 25m por 75mm.
 (foto de Dan Anderson publicada en la página del MIT)
Se pueden preparar unas 20 de estas plaquitas en un día. Al exponerlos a la luz ultravioleta, los puntos de materiales se ponen rígidos y listos para ser implantados por células madre embrionarias o células. A continuación cada micro-muestra se puede colocar en distintas soluciones y diversas condiciones durante la fase de incubación.

Otra ventaja de este método innovador es que funciona con un número mínimo de células madre embrionarias. La producción de células madre embrionarias es muy costosa y laboriosa.

Artículo original MIT.
Abstracto del artículo Nanoliter-scale synthesis of arrayed biomaterials and application to human embryonic stem cells de Daniel G Anderson, Shulamit Levenberg y Robert Langer en la Revista Nature Biotechnology.

Ingeniera Biomédica Robots y neuroprótesis para lesión medular probado en ratas con

Cada vez  más la tecnología pone a nuestro alcance avances que solo creímos posible en la ciencia ficción, sin embargo, esta tecnología en algunas ocaciones suele saltar de la ficción a la realidad.

Ese es el caso de las nuevas investigaciónes realizadas por el Profesor Grégoire Courtine delLaboratorio de Neurorehabilitación Experimental de la facultad de medicina (Universidad de Zurich) quien presento en el último Congreso Internacional REHA-WEEK llevado a cabo en el mes de julio, el proyecto de nombre Robótica y Sistemas Neurotrotésicos de neurorehabilitación de la lesión en la medula espinal (Robotic and neuroprosthetic systems for neurorehabilitation after spinal cord injury).

Una investigación que utiliza un estudio biomecánico de la marcha en Ratas sobre un plataforma rodante con un robot para suspensión.

Este proyecto se centra en las lesiones medulares o Ictus en ratas, entrenadas de manera experimentalutilizando un robot, con continuas terapias aplicadas en pequeñas bombas de infusión con neurotransmisores y electroestimulación,directamente sobre el área medular. Con este proceso se evaluará los resultados durante el análisis biomecánica de la marcha de la rata.

La investigación se ejecutara durante 4 años en Primates con lesiones medulares y de Parkinson, posteriormente en humanos. Se desarrollaran sistemas implantables de nanotecnología y microelectrónica controlados por WiFi.

Monoaminergic control of stepping behavior Video http://youtu.be/3a24YfGz09o 

ROBOTICA PARA DISCAPACITADOS

En el Consumer Electronics Show en Las Vegas en enero del 2011, Un hombre se convirtió en CYBORG cuando entró en un poderoso traje de robot que se movía en respuesta a las señales nerviosas en las piernas.

El exoesqueleto robótico Hybrid Assistive Limb, o HAL, fue creado por el profesor Yoshiyuki Sankai, jefe del Laboratorio de cibérnica en la Universidad de Tsukuba quien lo comenzó a desarrollar hace más de una década, fundó Cyberdyne para comercializar y atender la demanda de estos inventos [ver foto cortesía Josh Romero/IEEE SPECTRUM].Varias compañías y laboratorios están desarrollando trajes robot para ayudar a las personas discapacitadas y a los ancianos a recuperar una mayor movilidad o -como los que vemos en las series de ciencia ficción- para darle a los soldados la fuerza sobrehumana.
El profesor Yoshiyuki Sankai , del Laboratorio de cibérnica de la Universidad de Tsukuba, camina con un colega que llevaba un prototipo del ‘Cyberdyne HAL Robotsuit’, en el recinto universitario, en la Universidad de Tsukuba, en Tokio, Japón, el Miércoles, 29 de junio 2005 [ver foto cortesía Copyright ©Jeremy Sutton-Hibbert2005].
El traje es un “exo-esqueleto tipo de sistema de potencia asistida” que permite al usuario levantar pesos más pesados de lo que sería posible sin el traje.
“Algunos sensores tales como sensores de ángulo, sensores mioeléctricos, sensores de piso, etc. se adapten a las condiciones de la HAL y del operador.
Todos los motordrivers, sistemas de medición, computador, LAN inalámbrica, y la fuente de alimentación se construyen en el morral. La batería se conecta en la cintura y HAL funciona como un sistema completamente portátil “.

Robot Suit HAL Developed by Professor Yoshiyuki Sankai Featured on the Website of the Science and Technology Policy of the Cabinet Office

2009.06.29) A pioneering achievement in Cybernics‚ Hybrid Assistive Limb (HAL) developed by Professor Yoshiyuki Sankai (Doctoral Program in Advanced Engineering Systems‚ Graduate School of Systems and Information Engineering‚ University of Tsukuba) was featured on the website of the Science and Technology Policy of the Cabinet Office‚ “5-fun de wakaru saishin no kagaku gijutsu [understand the latest scientific technology in five minutes].
“Hybrid Assistive Limb (HAL) is a robot suit to support‚ enhance‚ and expand human physical capability. This robotics technology was introduced under the title‚ “Robotics technology that will support independence of the elderly and persons with disabilities.”

Enlaces:
http://spectrum.ieee.org/robotics/medical-robots
http://jeremysuttonhibbert.photoshelter.com/gallery-image/2010-Japan-Tokyo/G0000SI.qbeQHra0/I0000ZY2ywwQ5FCY
http://www.tsukuba.ac.jp/english/topics/20090707092450.html

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