Los nanosubmarinos , o nanosubmarinos , son dispositivos microscópicos sintéticos que pueden navegar y realizar tareas específicas dentro del cuerpo humano. La mayoría de los dispositivos autopropulsados se utilizarán para detectar sustancias, descontaminar el medio ambiente, realizar entregas selectivas de medicamentos , realizar microcirugías y destruir células maliciosas. Los nanosubmarinos utilizan una variedad de métodos para navegar por el cuerpo; Actualmente el método preferido utiliza las propiedades electroquímicas de las moléculas. Se han realizado múltiples pruebas exitosas utilizando esta tecnología para curar ratones con enfermedades inflamatorias del intestino . El objetivo general de los nanosubmarinos es poder producir una máquina que pueda detectar y responder de forma autónoma, mientras está alimentada por su entorno. [1]
El objetivo principal de un nanosubmarino es navegar por el cuerpo y realizar una tarea específica. La tarea más especulada es el tratamiento y diagnóstico de enfermedades desde el interior del cuerpo. [2] Esto se ve respaldado por la tarea de detectar sustancias, ya que la mayoría de las enfermedades provocan que un tipo específico de proteína u otra molécula se produzca en abundancia en el torrente sanguíneo . Otra tarea especulada es la microcirugía . Con esta tecnología, los médicos podrán realizar cirugías en lugares específicos del interior del cuerpo. [1] Un ejemplo de esto podría ser un tratamiento para el cáncer . Se podría construir un nanosubmarino para detectar células cancerosas específicas dentro del cuerpo; Después de localizar las células, el nanosub podría matar sólo las células mutadas e ignorar las células sanas. [3]
La navegación es uno de los aspectos más difíciles de desarrollar en los nanosubmarinos. El objetivo es poder viajar por el torrente sanguíneo sin quedarse atascado ni siquiera en el más pequeño de los capilares . Sin embargo, esto es difícil porque los capilares más pequeños tienen 2 μm de ancho (2,0 x 10 −6 m); Las células sanguíneas miden aproximadamente 7 μm, pero son fácilmente flexibles y pueden pasar a través de los capilares. Otro desafío de la navegación es el hecho de que la física restringe la cantidad de propulsión que puede generar un dispositivo tan pequeño. El flujo sanguíneo es simplemente demasiado fuerte para que cualquier dispositivo pueda competir con él, por lo que el nanosubmarino tendría que ser transportado por la sangre. [4]
Una forma de propulsión que podrían utilizar los nanosubmarinos es la electroquímica. Un ejemplo de motor es una nanovara que es de platino por un lado y de oro por el otro. Cuando se sumerge en peróxido de hidrógeno, el platino oxida el H 2 O 2 en 2H + y O 2 . Este proceso ocurre porque el platino toma dos electrones de la molécula. En el otro lado de la varilla, el oro reduce el peróxido de hidrógeno a agua, al hacerlo, se extrae un electrón del oro. Esto provoca un flujo constante de electrones desde el lado del platino de la varilla hacia el lado del oro. Como la varilla es tan pequeña, se aplica la tercera ley de la física de Newton . Para cualquier acción hay una reacción, cuando los electrones son arrastrados a través de la superficie de la varilla, la varilla también es arrastrada en la dirección opuesta. [1]
El primer éxito registrado de un nanosubmarino lo realizó un equipo de estudiantes dirigido por Dan Peer de la Universidad de Tel Aviv en Israel. Esta fue una continuación del trabajo de Peer en Harvard sobre nanosubmarinos y administración dirigida de fármacos. Las pruebas han demostrado ser exitosas en la administración de medicamentos para curar ratones con colitis ulcerosa . Las pruebas continuarán y el equipo planea experimentar pronto en el cuerpo humano. [5]