La nanotecnología tiene un enorme potencial para el cuidado de la salud, desde una distribución más eficaz de los medicamentos, el diagnóstico de enfermedades con mayor rapidez y sensibilidad, así como la distribución de vacunas vía aerosoles y parches.
Y es que, la nanotecnología es la ciencia de los materiales a nivel molecular o subatómico. Involucra la manipulación de partículas inferiores a 100 nanómetros e implica el desarrollo de materiales o dispositivos de ese tamaño, invisibles para el ojo humano y con frecuencia varios cientos de veces más finos que el grosor de un cabello humano. La física y la química de los materiales son diametralmente diferentes cuando se reducen a nanoescalas; tienen diferentes resistencias, conductividad y reactividad, y explotarlas podría revolucionar la medicina.
Ahora, un equipo de investigación de la Universidad de Tel Avid ha desarrollado una nueva nanotecnología que permitirá generar corrientes eléctricas y voltaje dentro del cuerpo humano a través de la activación de varios órganos. Concretamente, tal y como han explicado los investigadores, el desarrollo implica un material biológico nuevo y muy fuerte, similar al colágeno, que no es tóxico y no causa ningún daño a los tejidos del cuerpo.
Los investigadores creen que esta nueva nanotecnología tiene muchas aplicaciones potenciales en la medicina, incluida la recolección de energía limpia para operar dispositivos implantados como marcapasos a través de los movimientos naturales del cuerpo, eliminando así la necesidad de baterías.
Esta nueva nanotecnología tiene muchas aplicaciones potenciales en la medicina, incluida la recolección de energía limpia para operar dispositivos implantados como marcapasos
De hecho, han detallado que el colágeno es la proteína más prevalente en el cuerpo humano, constituyendo aproximadamente el 30% de todas las proteínas de nuestro cuerpo. "Es un material biológico con una estructura helicoidal y una variedad de propiedades físicas importantes, como la resistencia mecánica y la flexibilidad, que son útiles en muchas aplicaciones", han añadido.
Sin embargo, debido a que la molécula de colágeno en sí es grande y compleja, los investigadores han estado buscando durante mucho tiempo una molécula minimalista, corta y simple que se basa en el colágeno y exhibe propiedades similares.
De hecho, hace aproximadamente un año y medio, en la revista Nature Materials, este grupo de investigadores publicó un estudio en el que utilizaron medios nanotecnológicos para diseñar un nuevo material biológico que cumpliera con estos requisitos. Es decir, un tripéptido que consiste en sólo tres aminoácidos y es capaz de formar una estructura helicoidal similar al colágeno que es flexible y cuenta con una fuerza similar a la del titanio metálico.
Ahora, en el estudio actual, han intentado examinar si el nuevo material que desarrollaron lleva otra característica que caracterice el colágeno. "La piezoelectricidad es la capacidad de un material para generar corrientes eléctricas y voltaje como resultado de la aplicación de fuerza mecánica, o viceversa, para crear una fuerza mecánica como resultado de la exposición a un campo eléctrico", han apuntado.
CREACIÓN DE ESTRUCTURAS NANOMÉTRICAS
En el estudio, los investigadores crearon estructuras nanométricas del material de ingeniería, y con la ayuda de herramientas avanzadas de nanotecnología, aplicaron presión mecánica sobre ellas. El experimento reveló que el material efectivamente produce corrientes eléctricas y voltaje como resultado de la presión.
Además, pequeñas estructuras de sólo cientos de nanómetros demostraron uno de los niveles más altos de capacidad piezoeléctrica jamás descubiertos, comparable o superior a la de los materiales piezoeléctricos que se encuentran comúnmente en el mercado actual, la mayoría de los cuales contienen plomo y, por lo tanto, no son adecuados para aplicaciones médicas.
Según los investigadores, el descubrimiento de la piezoelectricidad de esta magnitud en un material nanométrico es de gran importancia, ya que demuestra la capacidad del material de ingeniería para servir como una especie de motor diminuto para dispositivos muy pequeños.
APLICAR CRISTALOGRAFÍA Y MECÁNICA CUÁNTICA COMPUTACIONAL
En este sentido, los investigadores también están planeando aplicar métodos de cristalografía y mecánica cuántica computacional para obtener una comprensión profunda del comportamiento piezoeléctrico del material y, por lo tanto, permitir la ingeniería precisa de cristales para la construcción de dispositivos biomédicos.
"La mayoría de los materiales piezoeléctricos que conocemos hoy en día son materiales tóxicos a base de plomo, o polímeros, lo que significa que no son respetuosos con el medio ambiente y el cuerpo humano. Nuestro nuevo material, sin embargo, es completamente biológico, y por lo tanto adecuado para usos dentro del cuerpo", han reiterado.
"Por ejemplo, un dispositivo hecho de este material puede reemplazar una batería que suministra energía a implantes como marcapasos, aunque debe reemplazarse de vez en cuando. Los movimientos corporales como los latidos del corazón, los movimientos de la mandíbula, los movimientos intestinales o cualquier otro movimiento que ocurra en el cuerpo de forma regular, cargarán el dispositivo con electricidad, que activará continuamente el implante", han añadido.