Nanotecnología y biología

En un reportaje escrito por nuestro amigo Raúl Romero, nos hablaba de la nanotecnología como algo futuro, más a largo plazo que a corto, donde nos describía funcionalidades o fabricación de nanobots, pero con algo que cuando se habla del tema siempre imagina de una forma: robots como los que vemos en la NASA u otras instituciones pero a un nivel microscópico. Como he dicho esto es el futuro, uno lejano, pero hablemos del presente y del pasado, que dará lugar al futuro.
¿Qué os parece si os dijera que existen nanobot desde antes de la aparición de la vida?¿que han ido evolucionando desde entonces y ahora mismo tenemos la tecnología para usarlos a nuestro antojo?¿qué diríais si el futuro realmente ya está aquí?

Unos conceptos básicos.

Vamos a dejar claro un par de conceptos que harán más fácil la comprensión de lo que quiero ilustrar aquí. 

Por un lado tenemos las enzimas, proteínas con actividad catalítica, es decir, que pueden realizar reacciones químicas de una grandísima diversidad. Gracias a ellas la vida es vida, podemos digerir alimentos, tener energía para realizar tareas o simplemente pensar.
Las riboenzimas son otro tipo de enzimas compuestas de ARN, un tipo de material genético más antiguo que el famoso ADN que tiene muchas funciones: mensajero, almacenaje de información y, en el caso de las riboenzimas, actividad catalítica.
Los anticuerpos son proteínas que están implicados en la defensa del organismo de distintos tipos de antígenos ya sean virus, bacterias u otras amenazas y tienen una peculiaridad muy importante, son específicos de ciertas moléculas exclusivamente, excluyendo a todas las que no sean esa y uniendose a sus dianas de una forma perfecta sin ningún tipo de error.


Que empiece la magia.

El uso de enzimas a nivel industrial y doméstico es cada vez más común y tenemos ejemplos como ciertos detergentes, fermentación alcohólica, producción de glicerol para distintos productos químicos. Pero el problema muchas veces es que al encontrarnos con proteínas naturales si no se encuentran en ciertas condiciones naturales aún realizando su actividad catalítica a la perfección se estropéan rapidamente con unos costes muy altos de reposición. Aquí es cuando entra en juego las enzimas artificiales.

Lo primero es saber que componentes de la proteína son las responsables de realizar las reacciones químicas y copiarlas de forma artificial y luego ponerle un armazón para protegerlo y ya tenemos una enzima artificial, o un nanobot, como queramos llamarlo. ¿Pero esto no es robot en el sentido estricto de la palabra? pensarán muchos. Cierto, no es en su estructura pero sí en que puede hacer lo mismo que nosotros buscamos que haga y con una ventaja, no necesita energía para funcionar en sí mismo, sino para ciertas reacciones químicas y sólo si ésta la necesita. Uno de los científicos que más está avanzando en este campo es Ronald Breslow y sus versiones de cyclodextrina, que poco a poco van avanzando y perfeccionando pues el principal problema es que el centro catalítico de la enzima natural, donde se produce la reacción química, con solo un cambio de cierto átomo, de metal como el Zn por ejemplo, pueden dar al traste con todo el proceso catalítico.

Otra forma es usando la ingeniería genética o proteica para modificar las enzimas existentes haciendo que estas sean más resistencias a las temperaturas extremas u otras condiciones ambientales extremas como pH gracias a los organismos vivos que viven en este tipo de condiciones ambientales. Esto hace que tengamos enzimas más resistentes para ciertas funciones que pueden interactuar en medios donde sus originales no podían por lo extremos que son.

¿Y si Darth Vader hubiera estado contra el imperio?

Parece una tontería lo que digo arriba pero es basicamente lo que vamos hacer ahora. ¿Recordáis los riboenzimas? pues bien, unamos los riboenzimas con virus de ARN y combatamos el Cancer. Estos virus son, para que os hagáis una idea, los responsables de la Gripe, el Sida y muchas enfermedades, mortales o no mortales, pero en definitivas dañinas para el Ser Humano. Estos virus podemos hacerlos específicos de una célula diana y se unirá a ella de forma eficaz y luego nuestro riboenzima realizará las funciones con las que la hayamos creado como destruir el sistema de replicación de las células cancerígenas o eliminar la maquinaria de virus como los comentados. Sin lugar a dudas una maquinaria perfecta en la lucha de ciertas enfermedades víricas y del cáncer su especificidad y sus pocos o nulos efectos secundarios.

Producir energía nunca fue tan curioso.

Otro ejemplo son los bacteriófagos, virus de bacterias que pueden ayudarnos y hacer olvidarnos de los antibióticos si así quisiéramos, ya que pueden infectar y eliminar bacterias patógenas sin que afecte al ser humano, pero ahora vamos a ver uno que produce electricidad. Hace poco, los investigadores del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) han producido gracias al M31, una cantidad de electricidad de 6 nanoamperios de corriente y 400 milivoltios de potencial eléctrico. Éstas cantidades son irrisorias inicialmente pero para ciertos dispositivos electrónicos y con la actual avance de la tecnología a nivel de ahorro energético, no es algo tan irrisorio. El mecanismo físico con el que se crea esta corriente eléctrica es la piezoelectricidad,  un fenómeno presente en varios cristales a los que al ser deformados mecánicamente presentan una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie.


Cuando transportar es cuestión de camiones específicos.

Hemos hablado de enzimas y su función o construcción pero hay que resolver cómo transportarlas si hablamos a través del cuerpo. Una forma segura es con los anticuerpos. Estas proteínas de defensa se unen a sus dianas de una forma muy específica, tanto que el Ser Humano tiene una para cada tipo de organismo patológico que lo intentara atacar y que según ciertos cálculos llega a una cantidad de diversidad de miles de billones de combinaciones.
Pues bien, podemos coger anticuerpos específicos y “pegarle” nuestro enzima deseado y listo, el torrente sanguíneo hace el resto. Este método nos da unas ventajas ya comentadas frente a una introducción indiscriminada que puede tener efectos secundarios serios además de no asegurarnos nuestro objetivo, con lo cual tenemos transporte seguro, eficaz y barato.

Un futuro que ya es presente.

Creo que he dado una pincelada, muy leve, de este extraordinario campo de investigación que tantas esperanzas y alegrías nos está dando ya. Muchos de lo aquí comentado esta ya en uso, algunos de una forma experimental aún y otros de una forma activa pero no totalmente perfeccionada. Las expectativas son muy positivas en este campo de investigación y una donde más dinero se está invirtiendo actualmente. Así que quién piense que la nanorobótica es aún ciencia ficción que se quite la venda de los ojos, ya vive entre nosotros.