Cómo la nanotecnología está cambiando tu mundo

El ingeniero estadounidense, Eric Drexler, que acuñó el término nanotecnología en la década de los ochenta, no le tiene miedo a las ideas ambiciosas. En su libro Radical Abundance: How a Revolution in Nanotechnology Will Change Civilization (Abundancia radical: cómo una revolución en nanotecnología cambiará la civilización) publicado en 2013, Drexler se imagina una “fábrica en una caja” similar a una impresora 3D, la cual tendrá la capacidad de manipular átomos de manera suficientemente precisa para manufacturarlo casi todo.

Es posible que todavía estemos lejos de realizar la visión de Drexler, pero el campo que él bautizó está madurando rápidamente. Hasta hace algunos años, la nanotecnología se caricaturizaba como el territorio de científicos locos. De acuerdo con Aymeric Sallin, jefe ejecutivo de NanoDimension, una empresa de capital de riesgo con sede en Suiza y California, eso ha cambiado y “ahora está adquiriendo tracción de grandes corporaciones de inversionistas institucionales. Los jefes ejecutivos están dejando sus puestos en compañías grandes y establecidas y se están yendo a empresas de nanotecnología”.

La nanotecnología está en todas partes, desde el sistema de aplicación de vacunas sin aguja Nanopatch de Vaxxas, una de las nuevas cosechas de los Pioneros de la Tecnología del Foro Económico Mundial, hasta el trabajo del miembro de la comunidad de Jóvenes Científicos del Foro, Hele Savin para hacer los paneles solares más eficaces al eliminar las impurezas del silicio.

La pregunta no tiene sentido, declara Sallin. “La nanotecnología en sí no es una industria, sino un medio habilitador a través de todas las industrias. Al manipular átomos y moléculas individuales, uno puede tener acceso a estados de materia intermediarios donde las propiedades físicas de la naturaleza han cambiado; esto nos permite abrir las oportunidades comerciales desde la salud hasta la manufactura, de la energía hasta la agricultura”.

En la medicina, sobre todo, la promesa de la nanotecnología ha sido aparente por años, pero apenas se está cumpliendo. Noubar Afeyan, jefe ejecutivo de la empresa de capital de riesgo Flagship Ventures, explica, “Si pudiéramos curar enfermedades humanas tan sólo con la imaginación, ya lo hubiéramos hecho. Uno puede redactar cosas, diseñarlas, y eso debería funcionar, pero la realidad es siempre más compleja. Por ejemplo, los métodos originales para crear la nanomedicina a menudo subestimaron la necesidad del enfoque específico, así que tuvieron que interactuar con todo tipo de cosas en el cuerpo”.

Un ejemplo del enfoque específico son las nanopartículas conocidas como Accurins desarrolladas por BIND Therapeutics, las cuales se adhieren sólo a ciertos tipos de células. En particular, su promesa es revolucionar el tratamiento contra el cáncer. En la actualidad, la única manera de hacer llegar medicamentos capaces de eliminar tumores a las células cancerosas es sometiendo el cuerpo entero del paciente a tratamiento, lo cual causa efectos secundarios, ya que los medicamentos interactúan también con las células sanas. Al empaquetar los medicamentos en Accurins, estas pueden eludir las células sanas y llegar directamente a las células afectadas, donde los medicamentos se liberan a un ritmo pre-programado.

Como Afeyan, entre los muchos patrocinadores de la compañía, declara, “Esto parecía ciencia ficción cuando se desarrolló en MIT hace siete u ocho años. Ahora la tecnología ha madurado, y lo único que nos limita es el tiempo requerido para satisfacer los ensayos clínicos. Estamos en la fase II y, si todo sale bien, comenzaremos a ver que estos tratamientos estarán disponibles en dos o tres años”.

Selecta Biosciences –que, como BIND, es una de las cosechas de los Pioneros de la Tecnología del año pasado– usa la nanotecnología para enfocar el tratamiento en células inmunes en lugar de células enfermas. Selecta ha diseñado nanopartículas que reducen la respuesta del sistema inmunológico en desencadenantes específicos induciendo tolerancia, un método que podría ayudar a tratar alergias y enfermedades autoinmunes. A pesar de que estos tratamientos todavía se encuentran en la fase preclínica, los resultados en pruebas que se les han hecho a animales son prometedores.

Mientras tanto, Sallin espera que una nueva start-up pueda hacer de las pruebas realizadas en los animales una cosa del pasado. Emulate se concibió para comercializar las investigaciones del Instituto Wyss de Harvard al crear “órganos-en-microprocesadores”: polímeros flexibles y translúcidos, del tamaño aproximado de una memoria USB, que imitan el funcionamiento de los órganos humanos como los pulmones, el corazón y los intestinos.

Como lo explica Sallin, probar un nuevo medicamento en las células humanas en un laboratorio no reproduce los estreses a los que la molécula estaría expuesta en un cuerpo verdadero, que incluyen el flujo sanguíneo, el sistema inmunológico, etc. E incluso si una molécula puede lidiar con esos estreses en el cuerpo de un ratón o una rata, a menudo no lo hace cuando eventualmente se realizan las pruebas en las personas. Reproducir un cuerpo humano al ligar varios órganos en microprocesadores podría hacer del proceso de probar nuevos tratamientos –que en la actualidad dura años y cuesta millones de dólares– algo más rápido, barato y más confiable.

Sallin añade: “Más adelante uno podría incluso imaginarse microprocesadores personalizados hechos de las propias muestras celulares de los pacientes. Se podría probar si un medicamento particular funcionará en una persona particular antes de administrarlo, lo cual abriría la puerta a tratamientos altamente personalizados”.

Las dificultades de dar ese salto de la teoría a las complejidades del mundo real no se limitan a la medicina. El reto de las aplicaciones de la nanotecnología en la industria consiste en cómo tomar lo que funciona en el laboratorio y aumentarlo para que pueda ser comercialmente viable.

Nicole Grobert, profesora de nanomateriales en la Universidad de Oxford, compara el trabajo de laboratorio a hornear un pastel para ocho personas y la producción comercial a hornear el mismo pastel para 8,000: “No es tan sencillo como comprar mil veces la cantidad de huevos y bolsas de harina y azúcar. Para comenzar, se necesitaría un molde para pastel mucho más grande, tan grande que no cabría en el horno: así que habría que construir un horno mucho más grande. Y es posible que descubramos que la temperatura es menos uniforme en un horno más grande. Podría ser mucho más difícil ajustar el proceso de cocción para que el pastel no se queme por fuera ni quede crudo por dentro”.

Un ejemplo: Joule Unlimited está trabajando para producir un biocombustible del desperdicio de dióxido de carbono de la industria usando energía solar y bacterias fotosintéticas genéticamente modificadas como catalizadores. Su planta de demostración de 1,200 acres en el desierto de Nuevo México ya está produciendo etanol a aproximadamente tres cuartos del máximo teórico en el laboratorio: aproximadamente 25,000 toneladas anuales por acre, lo que haría el biocombustible más barato que el etanol producido tradicionalmente en base a caña de azúcar, biomasa o maíz. La misma técnica también está produciendo diesel en el laboratorio, pero falta mucho camino por recorrer antes de que pueda ser viable a gran escala.

Como Afeyan, el cofundador de la compañía, lo declara: “Es cuestión de pasar por la optimización y mejores procesos en los pasos de ingeniería para tratar de ampliar lo del laboratorio a la producción comercial”.

La cartera de Sallin incluye View Glass, compañía que emplea a más 300 personas fabricando vidrios electrocrómicos en una zona rural de Misisipi. El cristal se tiñe automáticamente ya sea siguiendo la posición del sol, o en demanda, usando una aplicación móvil, lo cual hace que el edificio sea más cómodo en la luz solar directa, a la vez que ahorra dinero al tener que usar menos el aire acondicionado o dejar de usar persianas. Como lo explica Sallin, “Este es un ejemplo sobre cómo la nanotecnología está alterando mercados enteros y creando valor en industrias que no han visto nuevas ideas en al menos dos o tres décadas”.

A menudo, los descubrimientos pueden tener aplicaciones en múltiples y muy distintas áreas. Regresando a BIND Therapeutics, Sallin –otro de los patrocinadores de la compañía– señala que las nanopartículas que se enfocan específicamente en las células afectadas se pueden pre-programar para liberar los medicamentos contra las enfermedades a un ritmo óptimo. ¿Qué otros usos podrá haber para los polímeros con estas propiedades? Sallin menciona la irrigación: “Hay muchos lugares en el mundo –como el Norte de África– que cuentan con suelos fértiles y teóricamente con suficiente agua a lo largo del año para cultivar alimentos, pero donde el agua no se esparce en periodos adecuados. Cuando existen periodos prolongados sin lluvia, se necesita irrigación. No obstante, el problema de la irrigación es que la gran mayoría del agua se evapora o gravita hacia la tierra y no beneficia al cultivo.

“Así que imaginemos que podemos tomar este polímero que controla la liberación de un medicamento en una célula cancerosa y lo usamos para atrapar agua, volverla gel y liberarla de una manera controlada a lo largo de periodos extensos. Así se podría contar con más y más terreno para la agricultura”.

Esta idea ilustra la manera en la que la nanotecnología parece prestarse para concebir objetivos ambiciosos. Pero también demuestra, en palabras de Afeyan, cómo “la nanotecnología ha pasado de ser una curiosidad a ser una capacidad, parte de nuestro arsenal de herramientas. Y eso es algo bueno”.

 Autor: Andrew Wright es un escritor independiente trabajando para el Foro Económico Mundial

Imagen: REUTERS/Suzanne Plunkett