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Portal de tecnologíaLas cajas de seguridad en nanotecnología son dispositivos o características integradas con la nanotecnología que, en caso de falla , responden de una manera que no causará daño, o al menos un daño mínimo, a otros dispositivos o al personal. Los principios a prueba de fallas se rigen por normas y prácticas de ingeniería nacionales, y se utilizan ampliamente en el diseño de ingeniería convencional. Es posible reducir los principios y dispositivos a prueba de fallas a macroescala para aplicaciones similares a nanoescala. [1] El uso de dispositivos de seguridad en aplicaciones de nanotecnología apoya la aceptación social de esas aplicaciones al reducir los riesgos para los usuarios; a partir de 2009[actualizar], existen formas teóricas y prácticas de implementar sistemas a prueba de fallasdiseños en nanotecnología. [ cita requerida ]
Un desafío predominante para la aceptación social de la nanotecnología tiene que ver con el uso médico de nanoestructuras en el cuerpo humano. Si bien cualquier estructura para uso médico se desarrollaría para que sea biocompatible e inofensiva, el diseño de ingeniería sólida debe tener en cuenta todas las posibilidades de falla. Por tanto, el diseño incluiría formas de manipular las estructuras de la carrocería en caso de avería.
Nanopartículas ferrosas
Muchos investigadores están estudiando la creación de robots a nanoescala (" nanobots "), con el fin de realizar tareas en las que solo se pueden utilizar robots a nanoescala, como dentro del cuerpo humano. Estos robots tendrían la capacidad de construir otras nanoestructuras o realizar procedimientos médicos y se introducirán en el cuerpo mediante una inyección. [2] Las carcasas y circuitos de los robots estarían hechos de nanopartículas ferrosas para que se pudiera usar un campo magnético para prevenir o manipular su movimiento. En caso de falla o mal funcionamiento, se podría usar un pequeño EMP o una resonancia magnética para desactivar los nanobots. Ambas técnicas inducen un campo electromagnético, corrompiendo la memoria.y cortocircuitar los circuitos de cualquier dispositivo electrónico dentro del alcance.
Aminoácidos
Los investigadores persiguen la construcción de nanoestructuras utilizando aminoácidos . Las nanoestructuras que se crean utilizando aminoácidos se construyen utilizando solo tipos sintéticos de aminoácidos, que etiquetan estas estructuras con moléculas únicas. Estos aminoácidos diseñados esencialmente forman proteínas sintéticas que se diferencian de las proteínas naturales del cuerpo humano. Esta diferencia en los aminoácidos modificados hace que estas proteínas sean fáciles de aislar y apuntar. [3] En caso de falla o mal funcionamiento, es posible identificar estas proteínas utilizando las moléculas específicamente dirigidas, que actúan como una bandera para indicar la ubicación de la diana. Luego, se utilizaría otro mecanismo para aislarlos y desactivarlos.
ADN
El ADN dentro de nuestro cuerpo se descompone de forma natural, se replica y se reconstruye cada vez que una célula se divide. Todos estos procesos están controlados y completados por varias enzimas . Las moléculas de ADN están compuestas de nucleótidos de pares de bases correspondientes en una formación de doble hélice, lo que hace que estos procesos sean muy eficientes, precisos y predecibles. Debido a la facilidad con la que se pueden formar moléculas de ADN, muchas publicaciones en la sociedad académica están orientadas a crear nanoestructuras utilizando ADN. [4] Con un nanodispositivo basado en ADN, se podrían crear proteínas sintéticas, diseñadas para desactivar un nanodispositivo. Estas proteínas sintéticas se inyectarían en el cuerpo para descomponer el ADN y hacer que un nanodispositivo sea inofensivo en caso de un mal funcionamiento.
Las proteínas biológicas dentro del cuerpo humano cumplen tres funciones principales: son bloques de construcción estructurales, enzimas y facilitan la señalización celular . Las proteínas sintéticas podrían desarrollarse como una forma de indicador y unirse a un nanodispositivo basado en ADN. [5] Este indicador se utilizaría luego con el propósito de monitorear nano-dispositivos en el cuerpo humano. Si todos los nanodispositivos basados en ADN fueran monitoreados de cerca en el cuerpo humano, podrían controlarse rápidamente en caso de un mal funcionamiento.
Programación
En nanotecnología, particularmente en nanobots, la necesidad de una arquitectura de programación sólida es muy importante debido a un riesgo potencialmente mayor de daños en caso de mal funcionamiento. Se puede utilizar un enfoque de dos capas para controlar los nanodispositivos: (1) proporcionando una funcionalidad preprogramada a prueba de fallas en caso de fallas anticipadas; y (2) una anulación por control remoto para su uso en situaciones imprevistas. [6] El nano-dispositivo controlado "remoto" requeriría un especialista en la habitación, para guiar al nanobot durante todo el procedimiento.
Ingeniería celular
Muchos investigadores están desarrollando métodos que utilizan bacterias para administrar medicamentos. [7] Estas bacterias se pueden "programar" para realizar una tarea específica y se pueden dirigir para que vayan a lugares específicos del cuerpo. [8] Sin embargo, las bacterias pueden dañar los órganos sanos o no administrar el medicamento al órgano enfermo en caso de un mal funcionamiento. En tales casos, se requiere un mecanismo a prueba de fallas para neutralizar las bacterias y prevenir daños. Generalmente, un antibiótico es adecuado como agente a prueba de fallos.
Referencias
- ^ Whitesides, George M. y J Christopher Love. "El arte de construir pequeño". Scientific American Reports, septiembre de 2007: 13-21.
- ^ Šafařík, Ivo y Mirka Šafaříková. "Nanopartículas magnéticas y biociencias". Chemical Monthly 133.6 (2002): 737-759.
- ^ Schafmeister, Christian E. "Lego molecular". Scientific American Reports, septiembre de 2007: 22-29.
- ^ Seeman, Nadrian C. "Nanotecnología y la doble hélice". Informes de Scientific American. Septiembre de 2007: 30-39.
- ^ Mayo, Mike. "Nanotecnología: pensar en pequeño". Perspectivas de salud ambiental, vol. 107, No. 9 (septiembre de 1999), págs. A450-A451 Publicado por: Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental (NIEHS) URL estable: < https://www.jstor.org/stable/3434647 >.
- ↑ Shapiro, Ehud y Beneson, Yaakov. "Dando vida a las computadoras de ADN". Scientific American Reports, septiembre de 2007: 41-47.
- ^ Knapp, Louise. "Bacterias malas, clave para la administración de fármacos". Cableado. 28 de febrero de 2003. CondéNet, Inc. 10 de octubre de 2008. < https://www.wired.com/medtech/health/news/2003/02/57547 >.
- ^ Cao, Guozhong. Nanoestructuras y nanomateriales: síntesis, propiedades y aplicaciones. Londres, Reino Unido: Imperial College Press, 2004.
