Nanopartículas – Cinco maneras en que estos “pequeños combatientes” están teniendo un gran impacto en la guerra contra el terrorismo

Blog original en inglés por Taeyjuana Curry
Traducido por Jeremy Miller

El término “terrorismo” se está volviendo bastante omnipresente en nuestra vida cotidiana. Parece que apenas se puede ver un informe de noticias, navegar por internet, escuchar un podcast o sintonizar tu emisora de radio favorita sin ser conscientes del ataque terrorista más reciente que haya ocurrido aquí o en el extranjero. La prevalencia de estos actos es bastante desalentador. Sin embargo, como científico en el campo de la nanotecnología, les puedo decir que hay un lado positivo, un resquicio de esperanza en esta dificultad social. En esencia, “¡La necesidad crea invención!” El desafortunado aumento en el número de ataques terroristas en todo el mundo ha dado lugar a que muchos científicos en el campo de la nanotecnología dediquen esfuerzo al uso de nanopartículas en la lucha contra el terrorismo.

un nanotubo de carbono

Un ejemplo de un nanotubo de carbono (Imagen de Arnero)

El diccionario Merriam-Webster da la simple definición de terrorismo como “el uso de actos violentos para asustar a las personas en un área como una manera de tratar de lograr un objetivo político” y la definición completa como “el uso sistemático del terror especialmente como medios de coerción.”1 Se puede encontrar definiciones más detalladas utilizadas por el Departamento de Estado y la Oficina Federal de Investigaciones (FBI).2 En aras de la claridad, me referiré en este blog a la definición más simple, con un énfasis específico en productos químicos tóxicos utilizados de cierta forma como agentes de guerra contra blancos inocentes.

Dudo que la nanotecnología, y las nanopartículas específicamente, sean las primeras cosas que se le ocurren a la mayor parte de la gente al pensar en la lucha contra el terrorismo. Sin embargo, las nanopartículas tienen algunas propiedades particularmente ventajosas que pueden ser explotadas para este mismo uso:

  1. Las nanopartículas son muy, muy, muy pequeñas y pueden tener muchas formas. Son extremadamente versátiles, debido a nuestra capacidad de cambiar sus formas y tamaños, lo que significa que se puede adaptarlas para hacer frente a muchos tipos de amenazas asociadas con el terrorismo (más detalles sobre esto más adelante).
  2. Las nanopartículas tienen una alta relación entre superficie y volumen, lo que significa que son muy eficientes en adherirse a objetivos tales como químicos tóxicos destinados a dañar a inocentes personas, animales o cosechas, etc.
  3. Las nanopartículas también se pueden hacer porosas (llenas de agujeros). Nanopartículas porosas pueden rellenarse con agentes químicos de detección y neutralización que las hacen excelentes para alertar a las autoridades de una amenaza terrorista, aun cuando la amenaza sólo está presente en niveles bajos.
  4. Las nanopartículas se pueden envasar en diferentes formas, como sólidos, geles y aerosoles. Esto los hace potencialmente útiles en una variedad de contextos legales, militares y de investigación.
  5. Por último, muchas tecnologías basadas en nanopartículas que se centran en ayudar en la lucha contra el terrorismo tienen la ventaja adicional de su eliminación fácil. Por ejemplo, algunos materiales sólidos diseñados para neutralizar una sustancia amenazadora pueden simplemente desecharse sin la necesidad de ningún paso adicional para convertirlos en materiales seguros. Por otra parte, en muchos casos se han hecho esfuerzos para hacer que todos los subproductos sean “verdes,” o no tóxicos para el medio ambiente.

Aplicaciones basadas en nanopartículas son particularmente adecuadas para dos aspectos de la lucha contra el terrorismo: la detección rápida y la neutralización de una amenaza terrorista. La detección rápida es la capacidad de detectar con precisión la presencia de una amenaza terrorista, por ejemplo, un agente de guerra química, en un corto espacio de tiempo. La neutralización es la capacidad de transformar un agente tóxico en una forma no tóxica. Aquí hay algunos ejemplos interesantes e innovadores de los últimos cinco años que ilustran cómo los científicos de todo el mundo están usando las características ventajosas de nanopartículas para asegurar que la nanotecnología juegue un papel clave en la lucha contra el terrorismo.

La detección rápida de la amenaza

En 2013, los científicos del Instituto de Biofísica de la Academia China de Ciencias desarrollaron un sistema para la detección rápida de un agente nervioso, sarín. El sistema se basa en las nanopartículas metálicas de óxido de hierro. Se puede detectar la presencia del agente nervioso altamente tóxico en unos minutos y los resultados de la prueba son fáciles de leer por un cambio en el color de la solución de prueba.3 Esta aplicación es bien genial, que proporciona una lectura rápida que se interpreta fácilmente.

un diagrama

Un diagrama de una herramienta basada en nanopartículas magnéticas para la detección de productos químicos tóxicos, incluyendo el agente nervioso sarín y algunos pesticidas tóxicos. La cantidad de los productos tóxicos presentes se indica por un cambio de color que se ve fácilmente a simple vista (de transparente a azul, a la derecha). (Imagen de Liang et al., 2012)3

Científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts han desarrollado nanotubos de carbono recubiertos de proteínas para la detección de rastros de explosivos. Los nanotubos de carbono son tubos muy pequeños, cilíndricos y hechos de carbono que tienen paredes ultrafinas. En este proyecto, el recubrir los nanotubos de carbono con diferentes tipos de proteínas del veneno de abeja los pusieron útiles para la detección de diferentes tipos de explosivos al nivel de moléculas individuales (mucho más sensible que los métodos típicos).4,5

Científicos del Instituto de Tecnología de Georgia desarrollaron un prototipo de un sensor inalámbrico basado en nanotubos de carbono que se pueden utilizar para detectar la presencia de artefactos explosivos improvisados. Esto es extra genial ya que los nanotubos de carbono se imprimen directamente en papel, usando la tecnología común de imprimir por inyección de tinta. Este sensor es muy prometedor, ya que es de bajo costo y puede ser utilizado a cualquier parte.6

un sensor y una antena

El profesor Manos Tentzeris de La Escuela de Ingeniería Eléctrica e Informática del Instituto de Tecnología de Georgia muestra un sensor (izquierda) y una antena de banda ancha en espiral (derecha), ambos imprimidos en papel por la tecnología de inyección de tinta (Foto del Instituto de Investigación Tecnológica de Georgia)

La neutralización de la amenaza

 FAST-ACT® (Primer tratamiento de sorbente aplicado contra amenazas químicas) es un producto ofrecido por Timilon Tecnology Acquisitions LLC. La compañía utiliza óxidos metálicos NanoActive® “para la destrucción de materiales tóxicos y nocivos, incluso los contaminantes del aire y del agua, productos químicos peligrosos, organismos biológicos, olores y agentes de guerra química.” En concreto, FAST-ACT no es inflamable ni corrosivo y puede utilizarse para disminuir peligros significativamente, tanto líquidos como vapores.7 Se presenta en muchas formas diferentes (líquidos, vapores, o en guantes) y puede ser utilizado con seguridad en una variedad de entornos. Este producto se ha demostrado ser muy eficaz en la neutralización de los agentes neurotóxicos de guerra química como VX, somán y gas mostaza. También es muy versátil ya que puede ser utilizado con seguridad por los militares, los paramédicos y policías en primera respuesta a una emergencia y los científicos.8

FAST-ACT

Una interpretación artística de FAST-ACT al absorber y destruir toxinas (Foto de Trent Schindler, NSF7)

 Nanopartículas de sílice llenas de productos químicos especiales y reactivos se han utilizado con éxito en la eliminación de varios agentes neurotóxicos o que causan ampollas de guerra química, incluyendo sarín. Las nanopartículas fueron capaces de absorber las tóxicas sustancias químicas y neutralizarlas, cambiándolas en sustancias no tóxicas en sólo unos pocos minutos.9 Esta aplicación es un ejemplo de cómo los científicos pueden aprovechar la porosidad de ciertos tipos de nanopartículas para dirigirlas hacia unos específicos agentes químicos tóxicos utilizados en ataques terroristas.

Científicos del Departamento de Nanoingeniería de la Universidad de California, San Diego desarrollaron “micromotores” autopropulsados para su uso en la neutralización de una amenaza del ántrax en agua natural. Los llamados micromotores están hechos de micropartículas de magnesio, recubiertas de una cáscara de óxido de titanio que tiene nanopartículas de oro incrustados en ella. Como si la autopropulsión y la erradicación de ántrax no fueran suficientemente impresionantes, estos micromotores respetuosos con el medio convierten agentes tóxicos en productos ambientalmente seguros, por lo que representan una solución especialmente ambiental que puede aplicarse a un agente de guerra química o biológica.10

Los micromotores

Los micromotores son agentes descontaminantes, sin sustancias químicas dañinas, basados en nanopartículas y en la autopropulsión en agua, y pueden abordar con eficacia los agentes de guerra química y biológica, incluyendo el ántrax y agentes neurotóxicos. Ecológicamente seguros, los micromotores convierten agentes tóxicos en productos respetuosos con el medio ambiente, por lo cual son una solución especialmente ambiental. (Imagen de Li et al., 2014)10

La nanotecnología se está convirtiendo rápidamente en una parte de nuestra vida cotidiana. Más específicamente, las nanopartículas se incluyen ahora en muchos productos de consumo, incluyendo la electrónica, cosméticos y medicamentos. La lucha contra el terrorismo, otro tema conocido en muchas de nuestras vidas, también ha sido influenciada por la nanotecnología. La nanotecnología puede sacar provecho de las mejores cualidades de las nanopartículas en una variedad de formas, especialmente por permitir la detección rápida y la neutralización de agentes químicos tóxicos en varios ambientes. Estoy orgullosa de saber que parte de la investigación llevada a cabo a diario en los laboratorios científicos por todo el mundo se está utilizando para tener un impacto positivo en la sociedad global, ayudando en la lucha para mantener seguras a las personas inocentes de ciertos tipos de ataques terroristas. ¡¡¡VAMOS, NANOCIENCIA!!!


RECURSOS INFORMATIVOS (en inglés):


REFERENCIAS

  1. Terrorism [Def. 1]. Merriam Webster Online,Retrieved from http://www.merriam-webster.com/dictionary/terrorism
  2. National Institute of Justice. Terrorism, 2011. Retrieved fromhttp://www.nij.gov/topics/crime/terrorism/pages/welcome.aspx
  3. Liang, M. et al. Fe3O4 magnetic nanoparticle peroxidase mimetic-based colorimetric assay for the rapid detection of organophosphorus pesticide and nerve agent. Analytical chemistry2012, 85(1), pp.308-312. DOI: 1021/ac302781r
  4. Homeland Security Research. Current ETD Technologies, Retrieved fromhttp://homelandsecurityresearch.com/downloads2/
  5. Trafton, A. Finding a needle in a haystack, MIT News, Retrieved fromhttp://news.mit.edu/2011/explosive-detection-0510
  6. Toon, J. Printed Protection: Low-cost Paper-based Wireless Sensor Could Help Detect Explosive Devices. Georgia Tech Research Institute [website, n.d.] Retrieved from http://www.gtri.gatech.edu/casestudy/paper-based-wireless-sensors
  7. National Science Foundation. Nano-engineered Powders Tackle Toxic Chemicals, Retrieved from http://www.nsf.gov/discoveries/disc_summ.jsp?cntn_id=104102
  8. Technology, 2016 [website] Retrieved from http://www.timilon.com/technology/
  9. Saxena, A. et al. Removal of sulphur mustard, sarin and simulants on impregnated silica nanoparticles. Journal of Hazardous Materials2012, 211, 226-232. doi:10.1016/j.jhazmat.2011.07.117
  10. Li, J et al. Water-driven micromotors for rapid photocatalytic degradation of biological and chemical warfare agents. ACS Nano2014, 8(11), 11118-11125. DOI: 1021/nn505029k

Un comentario sobre “Nanopartículas – Cinco maneras en que estos “pequeños combatientes” están teniendo un gran impacto en la guerra contra el terrorismo

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s