Los nanosubmarinos , o nanosubs , 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 la administración dirigida de medicamentos , realizar microcirugía y destruir células maliciosas. Los nanosubmarinos utilizan una variedad de métodos para navegar a través del 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, todo ello mientras se alimenta de 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 dentro del cuerpo. [2] Esto se apoya en la tarea de detectar sustancias, ya que la mayoría de las enfermedades hacen que se produzca un tipo específico de proteína u otra molécula en abundancia dentro del torrente sanguíneo . Otra tarea especulada es la microcirugía . Con esta tecnología, los médicos podrán realizar cirugías en lugares específicos desde dentro 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 nanosubmarino podría matar solo 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 atascarse ni siquiera en los capilares más pequeños . Sin embargo, esto es difícil porque los capilares más pequeños tienen un diámetro de 2 μm (2,0 x 10 −6 m); las células sanguíneas tienen alrededor de 7 μm, pero son fácilmente flexibles y pueden pasar a través de los capilares. Otro desafío con la navegación es el hecho de que la física restringe la cantidad de propulsión que un dispositivo tan pequeño puede generar. El flujo sanguíneo es simplemente demasiado fuerte para que cualquier dispositivo pueda competir con él, por lo tanto, 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 nanobarra que es de platino por un lado y 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 barra, el oro reduce el peróxido de hidrógeno en agua, al hacerlo, se extrae un electrón del oro. Esto provoca un flujo constante de electrones desde el lado de platino de la barra hacia el lado de oro. Como la barra es tan pequeña, se aplica la tercera ley de la física de Newton . Para cualquier acción hay una reacción, cuando los electrones son atraídos a través de la superficie de la barra, también lo es la barra en la dirección opuesta. [1]
El primer nanosubmarino registrado fue realizado por un equipo de estudiantes dirigido por Dan Peer de la Universidad de Tel Aviv en Israel. Esto 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 fármacos para curar a ratones con colitis ulcerosa . Las pruebas continuarán y el equipo planea experimentar en el cuerpo humano pronto. [5]