lunes, abril 30, 2018

BioNanoarquitectura.

La premisa sustentada por la Bionanoarquitectura es que la vida responde mejor a diseños y materiales concordantes con la preservación de la naturaleza de los habitantes y de la naturaleza del medio, de modo de hacer más armónica y sustentable la existencia.
Un punto de inflexión dentro de la biotecnología moderna se produce con la presentación en el año 2000 de los datos del Proyecto Genoma Humano. El conocimiento del mapa genético humano ha brindado por primera vez en la historia la posibilidad de disponer del acervo genético como materia prima básica de la actividad socioeconómica del presente y del futuro. El conocimiento del genoma humano, desde el nacimiento, permitirá detectar nuestra tendencia genética a cierto tipos de actitudes-enfermedades para las cuales se deben adaptar las características de las viviendas y no forzar al individuo a los diseños arquitectónicos contra su natural tendencia genética.
Con el transcurso del tiempo se comprendió la necesidad de conocer un aspecto complementario de nuestro genoma. En las distintas partes del ser humano existen microorganismos tales como bacterias y hongos desarrollados en una relación íntima con el cuerpo. Ellos superan aproximadamente en 100 veces la cantidad de nuestras propias células. La sociedad formada por los microorganismos y los humanos produce un beneficio mutuo. El estudio global de secuenciación del genoma de la comunidad de microorganismos presentes en la microflora se centra en un nuevo campo biotecnológico: la metagenómica humana. Su propósito es proporcionar una visión amplia centrada en el descubrimiento de genes de interés especial en las comunidades microbianas relacionados con nuestro estado de salud y enfermedad. En la actualidad, el proyecto del microbioma humano se suma al del genoma humano ampliando de ese modo el acervo genético referencial sobre estado de salud de una persona en relación con su medio. La microflora humana es la interfase con la microflora de nuestro hábitat, susceptible a los grandes cambios medioambientales producto de la actividad del hombre.
Pantalla de "vidrio" nanotecnológica 3D TV.
 La nanotecnología nos puede ayudar a mantener un hábitat equilibrado a través de la utilización de nanomateriales tendientes a lograr un máximo aprovechamiento de los recursos naturales sin desequilibrios que repercutan en la metagenómica del lugar y en definitiva en su fino equilibrio con nuestra salud. También la nanotecnología puede dar respuesta a múltiples necesidades ambientales y a ciertos genes vinculados con distintas problemáticas humanas usuales (ansiedad, depresión, stress, abatimiento, etc.).
Sólo citaremos unos pocos ejemplos. Pinturas nanotecnológicas con cierta especifidad antibacteriana destinadas a eliminar microorganismos que puedan afectar la bioflora normal. Pinturas adicionadas con nanoesferas cerámicas capaces de disminuir la conducción térmica aumentando la capacidad reflectiva de las superficies mejorando la aislación de la vivienda y por ende disminuyendo el consumo de energía destinada para refrigerar o calefaccionar en un 20%. Pinturas, para ansiosos,  que cambian el color de la pared durante el día según el ángulo de incidencia de la luz. Desde lo ambiental, la nanotecnología, también permite construir paneles solares diurnos más eficientes, paneles solares nocturnos hechos con nanocristales nanométricos capaces de absorber y funcionar con la radiación infrarroja que durante la noche se refleja desde las nubes (efecto invernadero) y pintura catalítica  capaz de convertir el monóxido de carbono a dióxido de carbono.
Imaginemos que pronto, alguien que viva en un departamento muy pequeño, en condiciones contrarias a su tendencia natural, podrá tener una pantalla girante muy finita en su pared (tipo OLED) y le bastara con seleccionar dónde quiere estar (servicio de nanocámaras incluido). Tomando una cerveza (en su departamento) pero mirando en tiempo real el entorno en el bar Palentino en Madrid, o tomar un café mirando a su alrededor o por una ventana la gente pasar en tiempo real en el café Tortoni de Buenos Aires,  o almorzar mirando las cataratas del Niágara desde Estados Unidos o Canadá o el rompimiento del glaciar Perito Moreno en la provincia de Santa Cruz (Argentina),...
Conocer nuestro genoma hará posible detectar nuestra tendencia a ciertos entornos compatibles; a una arquitectura centrada en las necesidades genéticas individuales de modo de que la nurtura respete a la natura, no imponiéndole una adaptación artificial tras la apariencia de un forzado equilibrio condenado al fracaso emocional. La interacción dinámica entre la nanotecnología y la biotecnología nos dará las herramientas necesarias para la comprensión profunda e integral del ser humano y nos brindará herramientas para incidir subjetiva y objetivamente en el arte y la técnica de la construcción. 
La producción arquitectónica basada en la biotecnología y la nanotecnología correlaciona objeto, medio y sujeto en una relación sinérgica y dinámica. La Bionanoarquitectura finalmente se podría visualizar como la contribución de la biotecnología y de la nanotecnología a la arquitectura para mejorar las condiciones de habitabilidad del planeta. 

Lectura complementaria:       

sábado, diciembre 30, 2017

Hacer viable lo inviable II

Desde los residuos orgánicos hasta los materiales nanocompuestos para la producción 3D. 
En el primer artículo “Hacer viable lo inviable” hemos mostrado un cuadro de situación en el cual se ha resumido una serie de soluciones posibles para aquellas zonas consideradas inviables por los economistas y abandonadas a su suerte. En tal contexto la gente joven emigra en busca de un porvenir mejor y los pueblos existentes languidecen.     
Las soluciones propuestas abarcaban desde el aprovechamiento de los residuos y la generación abundante de energía, hasta la producción de nanomateriales de avanzada. En el presente artículo vamos a profundizar sobre las impactantes posibilidades que brinda la nanotecnología de obtener, a partir de los residuos orgánicos, productos de alto valor agregado y de incorporar la zona a una producción sustentable con tecnología de de punta.


La producción de biogás genera metano y dióxido de carbono. Ambos gases se pueden utilizar para obtener nano-objetos. Del metano se puede, mediante el proceso CVD (Chemical vapour deposition) obtener grafeno y nanotubos de carbono. Del dióxido de carbono también puede obtenerse grafeno por reducción con magnesio del hielo seco generado.
En forma paralela, con los residuos se puede producir poliláctico (PLA), un polímero biodegradable y reciclable. Generalmente los residuos fermentables son autoclavados a 121ºC durante 20 minutos y luego regulando las condiciones fisicoquímicas se realiza un proceso de sacarificación con la enzima glucosamilasa y posteriormente se agrega Lactobacillus rhamnousus para pasar la glucosa producida a ácido láctico.
Finalmente el ácido láctico se utiliza para sintetizar PLA. Dentro de los materiales nanoestructurados, los nanopcompuestos de polímeros con nano-objetos presentan en la actualidad un alto grado de aplicaciones actuales y futuras. En algunos nanocomposites, un 1% de grafeno en la estructura polimérica permite aumentar su resistencia en un 100%. La posibilidad de poder utilizar en las impresoras 3D polímeros de PLA-grafeno y PLA-nanotubos de carbono, obtenidos a partir de residuos, permite producir en forma continua o rotativa una importante cantidad de productos utilizables en la industria textil, alimenticia y automotriz, entre otras. Un buen ejemplo de la importancia de la nanobioeconomía en la sociedad multidireccional.

domingo, diciembre 11, 2016

Nanopedagogía. ¿Podrá la nanotecnología llevar el conocimiento directamente al cerebro?

Un año después de que Nicholas Negroponte fundara, junto a Jereme Wiesner, el MIT Media Lab (Instituto Tecnológico de Massachussets), un laboratorio interdisciplinario considerado uno de los principales centros de innovación del mundo vinculado a la neurobiología y la robótica;  dictó una conferencia (1984) en la cual  lanzó varias predicciones acerca de cómo podría ser nuestro futuro. El ahora Director del Laboratorio, cuya puntería profética quedó demostrada en otras ocasiones, conjeturó con la posibilidad de que el conocimiento pueda depositarse directamente en el cerebro, luego de ingerir una pastilla con nanorrobots para liberarlos al riego sanguíneo y desde allí se introduzcan en los capilares conectados con  las neuronas. Dice a modo de ejemplo: “En el futuro aprenderemos idiomas tomando una pastilla”. 36 años después, en noviembre del año 2016 publicamos en Biotecnología & Nanotecnología al Instante el artículo “Neuronanorobots & cerebros humanos artificiales.” en el cual se da un amplio panorama sobre el estado actual de nanoneurorobótica y su contribución para el estudio estructural y funcional del cerebro humano. Decíamos “En el artículo “Human Connectome Mapping and Monitoring Using Neuronanorobots” publicado en la revista científica Journal of Evolution & Technology, investigadores de la Universidad de Minho (Portugal) proponen tres clases específicas de neuronanorobots: los endoneurobots, los gliabots y los synaptobots. Los tres en conjunto pueden de forma no destructiva  monitorear la estructura y los cambios estructurales que ocurren en los 89.000 millones de neuronas y en las  2,42 x 1014 sinapsis del cerebro humano y a la vez procesar los 4,31 x 1015 picos/segundo de información funcional eléctrica de la red neuronal y sináptica..” “Tales neuronanorobots deberían conservar la información estructural y funcional subyacente del cerebro con la temporal-espacial apropiada, constituyéndose no sólo en la base para comprender el funcionamiento del cerebro humano (Human Brain Project, de la Comunidad Europea y Brain Activity Map, de los Estados Unidos),  también para ingresar software a los cerebros naturales o artificiales construidos con nanochips neurosinápticos”. Una nueva forma de llevar conocimiento directamente al cerebro.
-Me da una píldora de historia,  una de química  y una de chino mandarín…

Video complementario:



miércoles, noviembre 16, 2016

Neuronanorobots & cerebros humanos artificiales.

Preservar la información del cerebro es esencial para la conservación de la vida humana significativa. Una parte crucial de esa valiosa información es de naturaleza estructural denominándose conectoma humano al entorno de procesamiento necesario para la información funcional. La neuronanorobótica es la aplicación de nanorobots para el estudio estructural y funcional del cerebro humano. En el artículo “Human Connectome Mapping and Monitoring Using Neuronanorobots” publicado en la revista científica Journal of Evolution & Technology, investigadores de la Universidad de Minho (Portugal) proponen tres clases específicas de neuronanorobots: los endoneurobots, los gliabots y los synaptobots. Los tres en conjunto pueden de forma no destructiva  monitorear la estructura y los cambios estructurales que ocurren en los 89.000 millones de neuronas y en las  2,42 x 1014 sinapsis del cerebro humano y a la vez procesar los 4,31 x 1015 picos/segundo de información funcional eléctrica de la red neuronal y sináptica. El monitoreo del conectoma funcional y estructural por los neuronanorobots incluye dos tareas principales: el seguimiento del funcionamiento de procesamiento de información eléctrica sobre la base del potencial de acción que ocurre en las sinapsis y neuronas; y  el seguimiento de los cambios sinápticos neuronales y estructurales asociados con el tratamiento de dichos datos funcionales. Los endoneurobots y los gliabots son los mayores de los neuronanorobots propuestos, cada uno con un volumen de 10 μm3. Los endoneurobots salen del torrente sanguíneo para entrar en el parénquima cerebral y navegar por el interior de la neurópila hasta entrar en el soma celular de la neurona y se ubicarse en un puesto intracelular del segmento inicial del axón. En forma análoga los gliabots salen del torrente sanguíneo, entran en la célula glial respectiva para posicionarse de forma intracelular en la región intraglial más adecuada. Los synaptobots (5 μm3) son los más pequeños y claramente los más técnicamente difícil de construir debido a: su escaso volumen,  los requerimientos de navegación necesarios para llegar a la posición de vigilancia y el desafío de los datos de análisis de la sináptica estructural. La comunicación de soporte (y transmisión de datos) es proporcionada por los endoneurobots, liberando a los synaptobots de la necesidad de incluir esta maquinaria de apoyo de alto volumen a bordo de su estructura. La tarea de supervisar el tráfico de datos en bruto para todo un cerebro humano vivo requiere mínimamente una capacidad de manejo de datos a la red de (5,52 ± 1,13) x 1016 bits / seg, que corresponde a una tasa de aumento sináptico-procesado estimado de (4,31 ± 0,86) x 1015 picos /seg. Los synaptobots son responsables de supervisar las sinapsis, las estructuras más difíciles e importantes subcelulares en el cerebro humano. Las sinapsis eléctricas son parte de la red neuronal que procesa la información del cerebro humano. Ellas juegan un papel crucial en el procesamiento de información del cerebro y están implicadas en el aprendizaje y la memoria…
El artículo propone manejar la información de todo el cerebro humano utilizando un conjunto de neuronanorobots:endoneurobots, gliabots y synaptobots. Tales nanorobots deberían conservar la información estructural y funcional subyacente del cerebro con la temporal-espacial apropiada, constituyéndose no sólo en la base para comprender el funcionamiento del cerebro humano (Human Brain Project, de la Comunidad Europea y Brain Activity Map, de los Estados Unidos),  también para pasar nuestro "software" a los cerebros artificiales construidos con nanochips neurosinápticos.

Lectura complementaria:
Human Connectome Mapping and Monitoring Using Neuronanorobots