El nanomundo en tus manos
8. Perspectivas, aplicaciones actuales e implicaciones sociales
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PERSPECTIVAS, APLICACIONES ACTUALES E IMPLICACIONES SOCIALES
—El coágulo está justo aquí. Es imposible llegar a él sin dañar el tejido circundante, lo que sería fatal para Benes. La única forma de alcanzarlo es a través del sistema arterial.
—La Fase Uno requiere miniaturizar un submarino, con su tripulación y el equipo quirúrgico, e inyectarlo por la arteria carótida.
—¿Cómo será de pequeño?
—Aproximadamente del tamaño de un microbio.
…
—Una vez que estemos en la carótida, continuaremos por el sistema arterial hasta alcanzar el punto afectado, donde el Dr. Duval intentará disolver el coágulo utilizando un rayo láser.
…
—¿Cómo sabremos dónde está el submarino en cada momento?
—El Dr. Michaels es un especialista en el sistema circulatorio y será su guía. Sabrá dónde están, y podrán comunicarse con él de forma inalámbrica. Además, el submarino es de propulsión nuclear: lo seguiremos como haríamos con cualquier marcador radiactivo.
Viaje alucinante, guión basado en un relato de Jerome Bixby y Otto Klement para la película dirigida por Richard Fleischer en 1966
8.1. La evolución de la tecnología y el conocimiento
Desde que la evolución de los primates condujo al origen del género Homo, hace unos 2,4 millones de años, las distintas especies que han ido surgiendo y desapareciendo dentro de nuestro linaje se han caracterizado por un progresivo desarrollo de su cerebro, asociado al uso cada vez más perfeccionado de todo tipo de herramientas. De esta forma, frente a los demás seres vivos cuya única opción es adaptarse al medio en el que crecen, nuestros ancestros comenzaron también a modificar dicho entorno. La especie Homo sapiens, surgida hace unos 200 000 años, ha sido la estrella indiscutible (para lo bueno y para lo malo) de la capacidad transformadora del mundo. Así, a lo largo de nuestra historia la evolución biológica ha convivido con la evolución cultural, y los avances tecnológicos han condicionado el progreso de la humanidad. Los primeros hitos de la tecnología fueron fundamentales pero estaban muy espaciados en el tiempo. Acelerando la cronología podemos destacar el uso intencionado de piedras o palos como instrumentos, la talla de piedras, el control del fuego, la agricultura, la construcción de edificios y posteriormente de poblados o ciudades, la cerámica y la metalurgia.
En los últimos cuatro milenios de nuestra historia el avance ha sido continuo, y a ello contribuyó notablemente el origen de la filosofía occidental hace unos 2500 años. Así, desde que los filósofos presocráticos comenzaron a propugnar el paso del mito al logos, la visión progresivamente más racionalista ha ido desterrando (lenta pero inexorablemente) las explicaciones mágicas, míticas o religiosas de los fenómenos naturales. El avance del pensamiento racional tuvo un punto de inflexión en el Renacimiento, cuando se consolidó el método científico y se generalizó la comprensión del mundo basada en la razón. Desde entonces, los avances de la ciencia y la tecnología han crecido incesantemente, y a partir de la revolución industrial su desarrollo está siendo vertiginoso. No obstante, siempre ha existido una separación entre la tecnología y la sociedad, y esta distancia se ha hecho más palpable en la actualidad. Hoy en día no somos capaces de seguir el ritmo de las innovaciones tecnológicas que nos rodean, y menos aún de comprender los fundamentos científicos en los que están basadas.
Además de la continuada y creciente expansión del conocimiento, desde la aparición de la máquina de vapor a finales del siglo XVIII se ha producido un hecho curioso: los principales avances científico-técnicos se han ido agrupando en sucesivas «oleadas». Así, como describió en su modelo de ciclos u oleadas de conocimientos el influyente economista J. A. Schumpeter, se han ido alternando etapas de gran desarrollo en la ciencia y la tecnología con otras en las cuales los avances parecen estancarse (Figura 8.1). Durante esos «valles» se aprovecha la inercia del desarrollo económico anterior, mientras en los laboratorios se va fraguando el conocimiento que protagonizará la siguiente expansión. En las «crestas de la ola» que han condicionado el progreso de los dos últimos siglos encontramos la propia revolución industrial, la automoción, la aeronáutica, el petróleo, la industria química, la exploración espacial, la microelectrónica y la biotecnología. En la actualidad vivimos en el cénit de la informática y las comunicaciones, pero las olas llegan cada vez más rápido y antes de que ésta se empiece a desvanecer ya avanza hacia nosotros la siguiente: la de la nanotecnología. Además, en esta ocasión la ola trae consigo la convergencia con otras disciplinas, como veremos a continuación. Tales oleadas científico-tecnológicas pueden relacionarse, si se aplican a un sector concreto, con las «curvas S» de la innovación de las que se ha hablado en el Capítulo 5, en las cuales se pasa por una fase embrionaria, una etapa de crecimiento y maduración, para finalizar en una época de saturación.
FIGURA 8.1. Representación gráfica del modelo de ciclos de conocimientos, propuesto por el economista J. A. Schumpeter. En cada oleada están indicados algunos de los avances tecnológicos que la protagonizaron.
Cada oleada de conocimientos científico-técnicos ha supuesto un revulsivo en la economía aportando notables mejoras en el conjunto de la sociedad, pero también ha tenido impactos negativos: contaminación, sobreexplotación de recursos, masificación de ciudades, creciente desigualdad social, carrera armamentística, deterioro medioambiental global, etc. Por tanto, esta experiencia acumulada debe guiar los desarrollos de la nanotecnología, que está llamada a modificar profundamente no sólo la industria y los materiales que nos rodean, sino también nuestra propia percepción e identidad como seres humanos.
8.2. La convergencia NBIC: Nano + Bio + Info + Cogno
Los diferentes temas que hemos ido tratando a lo largo de este libro muestran que la nanociencia y la nanotecnología tienen potencialidad para cambiar la forma en que vivimos. De hecho, ya han comenzado a hacerlo. Si además tenemos en cuenta que otras disciplinas, como la biotecnología o las ciencias de la comunicación, también se están desarrollando enormemente, nos encontramos ante una realidad incuestionable: en estos momentos, sin que aún podamos darnos cuenta, nuestra sociedad se está transformando profunda e irreversiblemente a un ritmo sin precedentes en la historia de la humanidad.
Por lo general, los cambios industriales más profundos que se han producido a lo largo del tiempo, las oleadas de conocimiento mencionadas anteriormente, se han debido no únicamente al desarrollo espectacular de una determinada tecnología, sino a la convergencia de varias formas de pensar y trabajar provenientes de diferentes campos. Así, cuando dos o más disciplinas científico-técnicas interaccionan con un objetivo común, las sinergias generadas hacen emerger conocimientos y metodologías experimentales que no hubieran surgido en cada ámbito por separado. Recordemos la gran cantidad de retos tecnológicos que se tuvieron que solventar para que el Apolo XI llegara a la Luna en un tiempo récord, o la cantidad de desarrollos complejos y especializados (como la creación de Internet) que fueron necesarios para que el CERN pudiese acelerar partículas a altísimas energías. Esta sinergia funciona muy bien en campos interdisciplinares como la biotecnología, la ciencia de materiales, la astrobiología o, evidentemente, la nanotecnología. Otro caso que nos resulta familiar a todos es cómo la interacción entre la microelectrónica, las ciencias de la información y las telecomunicaciones ha dado lugar a la llamada «sociedad de la información» o «era digital». En ella vivimos, más conectados y globalizados que nunca, los «homo digitalis» a los que nos referíamos en el Capítulo 5.
En la actualidad estamos asistiendo al mayor y más complejo proceso de convergencia jamás producido, en el que se combinan los avances de cuatro disciplinas en principio poco relacionadas entre sí y con distinto grado de consolidación: la nanociencia y la nanotecnología (lo «Nano»), la biología molecular y la biotecnología (lo «Bio»), las tecnologías de la información y telecomunicaciones (lo «Info»), y las llamadas ciencias cognitivas incluyendo las neurociencias (lo «Cogno»). Esta interacción de los desarrollos «Nano+Bio+Info+Cogno», que abarca desde el nano- hasta el macromundo, se conoce resumidamente como «Convergencia NBIC» y es el resultado de un esfuerzo integrador iniciado por la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos en el año 2001. La Figura 8.2 ilustra esquemáticamente el planteamiento de esta convergencia. Las entidades con las que se trabaja son las que corresponden a cada una de las cuatro áreas: átomos y moléculas, ácidos nucleicos y proteínas, bits y neuronas. La Convergencia NBIC también se ha denominado «Convergencia BANG», nombre mucho más sonoro que proviene precisamente de las iniciales de los términos Bits, Átomos, Neuronas y Genes.
Podemos preguntarnos si realmente esta suma de disciplinas tiene (o va a tener) algo que ver con el día a día de nuestras vidas, es decir, qué repercusiones prácticas son esperables de la convergencia NBIC. La respuesta es que sí tendrá consecuencias, y de hecho algunas ya se están produciendo a nuestro alrededor. Uno de los objetivos de esta convergencia tecnológica es construir nanobiodispositivos que incidan directamente sobre nuestra salud o sobre la interacción entre nosotros y nuestro entorno, de forma que estos generen la información necesaria que nos permita tomar decisiones inmediatas. Así, por ejemplo, se plantea el desarrollo de nanobiosensores (descritos en el Capítulo 7) que se integren en nuestro cuerpo y permitan el seguimiento de la salud, realizando análisis de sangre y otros fluidos en tiempo real. Los resultados se enviarán mediante redes inalámbricas a un servicio médico situado en otro lugar, que si es necesario ordenará la liberación de un fármaco alojado en el propio dispositivo. En una versión más avanzada de esta propuesta dicho dispositivo nanométrico será capaz, mediante técnicas de inteligencia artificial, de tomar decisiones acerca de la liberación de fármacos cuando detecte valores anómalos de los parámetros medidos. Por el momento, estas promesas de la convergencia NBIC pueden sonar a pura ciencia ficción, pero algunos de los desarrollos comentados en los Capítulos 5 y 7 nos indican que vamos avanzando hacia tal objetivo.
FIGURA 8.2. Representación esquemática de la Convergencia NBIC, con los campos científicos y entidades involucradas.
Otro planteamiento de la convergencia NBIC consiste en la fabricación de nanomateriales biocompatibles que posean propiedades electromecánicas similares a las de las fibras de proteínas que se encuentran en nuestras células musculares, lo que permitiría introducir tales sustancias en el cuerpo humano y mejorar la movilidad de personas con problemas de atrofia o discapacidad. Una alternativa menos invasiva consistiría en que tales nanomateriales con capacidad contráctil estuvieran integrados en prendas de vestir diseñadas para las personas que las necesiten, a modo de un sistema «exomuscular». Además de su uso clínico, las aplicaciones de esos materiales para ayudar en trabajos que requieren mucha fuerza física serían evidentes. De hecho, ya se han propuesto por el Departamento de Defensa de los EE.UU. para el diseño de la futura vestimenta militar, que permitirá a los «supersoldados» cargar equipos muy pesados, recorrer grandes distancias sin sufrir agotamiento muscular, o ejecutar saltos inverosímiles. Sin duda, también podrían usarse ilegalmente para, por ejemplo, aumentar de forma deshonesta el rendimiento deportivo. Otro tipo de materiales biocompatibles podría utilizarse en la construcción de prótesis inteligentes capaces de regenerar un tejido u órgano afectado, informando del proceso al médico correspondiente, quien podrá estimular de manera controlada su biodegradación cuando la reparación haya terminado. La combinación de este tipo de ideas con los avances actuales en medicina regenerativa, asociada al uso de células madre, resulta esperanzador para un sinfín de patologías.
Llevando nuestra imaginación más hacia el futuro, todos estos desarrollos y muchos más podrían combinarse para generar una batería de nanodispositivos, aunque evidentemente no serán similares a los nanorrobots criticados en el capítulo 7 por ser sólo una «versión en miniatura» de los robots o máquinas de nuestro entorno. Los nanosistemas más realistas que se proponen para el futuro podrían inocularse en nuestro cuerpo en distintos momentos de la vida (al igual que ahora hacemos con las vacunas) y permanecerían en él, alojados estáticamente o bien recorriéndolo a través del sistema circulatorio. De esta forma, los nanodispositivos detectarían el exceso o carencia de determinadas sustancias propias del desarrollo del individuo a cada edad, controlando infecciones o reaccionando a la aparición de tumores de forma automática o supervisada. ¿Sería así posible luchar contra los distintos tipos de cáncer en sus fases más tempranas de desarrollo, y aplicar focalizadamente sobre ellos las mínimas dosis de quimioterapia necesarias? ¿Y si en lugar de actuar a posteriori interviniéramos sobre la primera célula que va a originar el tumor mediante terapia génica in situ? Estas preguntas pueden plantearse de una forma que hubiese parecido absurda solo cuatro párrafos más arriba: ¿podría estar en la convergencia NBIC el remedio contra el cáncer? ¿Y contra la enfermedad de Alzheimer? ¿Y contra el envejecimiento, proceso cuyas bases bioquímicas cada vez conocemos mejor? ¿Cuánto podría llegar a aumentar la esperanza de vida gracias a las tecnologías convergentes? ¿Podremos vivir 150 años? ¿Y 300? ¿Dónde está el límite?
El futuro de nuestras vidas y las de nuestros hijos puede tener mucho que ver con la respuesta a estas preguntas. De hecho, ya que el panorama que dibuja la convergencia NBIC es tan esperanzador, también puede plantearse si gracias al aumento de nuestras capacidades físicas y mentales podríamos llegar a convertirnos en «superhombres» y «supermujeres»… o tal vez en una especie cada vez menos natural y más sintética, en la línea de lo que muchas novelas o películas han propuesto. Pero no sólo se ha hablado sobre ello en la ficción, ya que varios movimientos filosóficos, como el llamado Transhumanismo, propugnan que los avances tecnológicos podrían eliminar los aspectos indeseables de la condición humana, incluida la propia muerte. Si llegara ese momento, ¿todos los humanos disfrutarían de la posibilidad de convertirse en superhéroes o en seres inmortales? ¿O bien ese privilegio estaría reservado únicamente para los individuos más pudientes de los países más desarrollados, en un mundo definitivamente dividido en dos sociedades diferentes y enfrentadas? De hecho, ¿serían dos sociedades… o con el tiempo llegarían a ser dos especies distintas? Por otra parte, ¿en qué situación quedarían las religiones que fundamentan parte de su existencia en la promesa de una vida eterna después de la muerte? Una vez más, los avances tecnológicos y la integración de disciplinas ponen sobre la mesa interrogantes complejos, que van mucho más allá de la propia ciencia y entran en conflicto (o en convergencia) con corrientes filosóficas y religiosas que han acompañado al ser humano desde su origen más remoto.
8.3. El miedo a la nanotecnología
Diana de Poitiers fue una figura relevante de la aristocracia francesa del siglo XVI, conocida por ser amante del monarca francés Enrique II, que reinó desde 1547 hasta su muerte en 1559. Esto no tiene nada de particular, ya que los reyes de esa y otras épocas han tenido amantes reconocidas que han pasado a la historia como tales. Sin embargo, era menos normal que Diana fuese veinte años mayor que el propio Rey en lugar de ser, como ocurría habitualmente, una joven doncella. ¿Cuál era su secreto? Dicen que tenía una piel prodigiosa, con un aspecto mucho más joven que el propio de su edad (Figura 8.3). Ella, consciente de ese atractivo, intentaba mantener su piel clara y tersa tomando sales de oro disueltas, ya que al «oro líquido» (así se denominaba aquel brebaje) se le atribuían propiedades curativas y antirreumáticas, hasta el punto de que durante un tiempo se consideró el elixir de la juventud. En realidad, Diana estaba bebiendo una suspensión de nanopartículas de oro. ¿Eran éstas las responsables de su irresistible cutis de porcelana? ¿O por el contrario fue su ingesta lo que le produjo la muerte en 1566? La causa de su fallecimiento se había relacionado tradicionalmente con una caída desde su caballo producida el año anterior. Pero, cuando en 2009 sus restos iban a ser trasladados al castillo de Anet, en Francia, los análisis científicos encontraron una concentración de oro anormalmente alta en los restos de tejidos y cabello: probablemente Diana falleció a causa de la anemia severa producida por una lenta intoxicación por oro. Eso sí, después de haber vivido sesenta y seis largos e intensos años.
Esta curiosa anécdota histórica nos lleva a destacar un hecho de gran relevancia actual para la nanotecnología: a pesar de los avances producidos, aún no es posible determinar los efectos a largo plazo de las nanopartículas en el cuerpo humano. Sin embargo, las nanopartículas forman parte de nuestro mundo cada vez más y, como veremos posteriormente, las de oro y las de plata se están comenzando a utilizar incluso en alimentación. Son muchos los problemas que deben ser abordados para estudiar científicamente si una nanopartícula u otro objeto nanométrico puede ser tóxico o nocivo. La principal limitación está relacionada con su tamaño, dado que se requiere tecnología muy sofisticada para detectar su presencia en los alimentos, en el agua que bebemos, en el aire que respiramos y en los tejidos u órganos de nuestro cuerpo. Además, no es fácil llegar a un consenso sobre la cantidad o concentración acumulada a partir de la cual se producen efectos indeseables en nuestra salud o en el medioambiente. De hecho, es sabido que todo compuesto químico puede llegar a ser tóxico dependiendo de la dosis. Fue precisamente un contemporáneo de Diana de Poitiers, el alquimista, médico y astrólogo suizo Theophrastus Bombast von Hohenheim, conocido como Paracelso, quien acuñó una frase que sigue vigente: «Todo es veneno, nada carece de veneno: solo la dosis hace el veneno».
FIGURA 8.3. El cuadro Dama en el baño, pintado por François Clouet en 1571, muestra a Diana de Poitiers, cuya admirada tez de porcelana quizá se debía a una anemia producida por la ingesta continuada de nanopartículas de oro. Esta obra se expone en la Galería Nacional de Arte, Washington, EE.UU.
En realidad, los humanos hemos vivido siempre en contacto con las nanopartículas, ya que algunas de ellas constituyen una forma natural de organización de la materia. Sin embargo, desde la aparición del motor de combustión el número de nanopartículas a nuestro alrededor ha crecido exponencialmente. De hecho hoy se reconoce el efecto nocivo de los gases emitidos por motores diésel debido precisamente a que en ellos hay hollín que posee una elevada concentración de micro- y nanopartículas de carbono derivadas de la combustión del gasóleo, que por su tamaño (entre 100 nm y unas pocas micras de diámetro) escapan a los filtros presentes en los tubos de escape de los automóviles. Reflexionando sobre este ejemplo nos preguntamos: ¿cuántos de los productos, o subproductos, que circulan a nuestro alrededor pueden ser tóxicos debido a que poseen tamaño nanométrico?
Tanto en los laboratorios como en el día a día de nuestra vida, cuando manejamos cualquier tipo de compuesto debemos tener en cuenta su ficha de seguridad y sus normas de uso, que nos informan sobre cómo manipularlo y conservarlo, así como de los riesgos que puede entrañar su uso. Hay que tener en cuenta que un material que es sintetizado por vez primera en un laboratorio, tanto en formato «nano» como en formato micro o macro, evidentemente carece de ficha de seguridad. Por otra parte, las pruebas de toxicidad para cualquier sustancia siempre habrán sido elaboradas empleando su formato macroscópico, que no llega más abajo de las dimensiones mili- o micrométricas de los productos «pulverizados». Pero, ¿qué ocurre si el material forma, natural o artificialmente, disposiciones nanométricas con un diámetro de tan sólo 50 o incluso 10 nm? Por lo general, no lo sabemos. La materia se comporta de forma diferente en función de su tamaño. Este principio básico de la nanotecnología hace que una sustancia pueda no ser nociva en formato microscópico pero adquirir toxicidad cuando aparece en dimensiones nanométricas. En este caso los efectos de tamaño, de los que tan favorablemente hemos hablado en distintos apartados de este libro, se vuelven en nuestra contra. Además, nada excluye que una nanopartícula o cualquier otro nanomaterial en principio inocuo pueda generar toxicidad por acumulación, o bien convertirse en nocivo al combinarse con otras sustancias presentes en nuestro cuerpo o en el ambiente. Recientemente, una compañía multinacional farmacéutica ha realizado contratos de investigación con diversos laboratorios para estudiar el efecto del tamaño de las partículas nanométricas de óxido de zinc en sus cremas solares para protección de los rayos UV. El problema ha venido cuando se han encontrado nanopartículas en la sangre de bebés lactantes. No se ha demostrado la toxicidad de éstas, pero podemos de estar de acuerdo en que su presencia en la sangre desde la más tierna infancia debería evitarse.
Los expertos definen el riesgo de un material como el producto de su peligrosidad intrínseca por el tiempo de exposición al mismo. Además, en el caso de los materiales que pueden penetrar en nuestro organismo, su riesgo también depende de la capacidad de ser bioabsorbidos a través de diversas vías, y de la presencia de sustancias potenciadoras o inhibidoras de dicha absorción. Es muy difícil poder definir cualquiera de estos factores cuando nos referimos a materiales en la nanoescala. De hecho, el riesgo puede existir en muchos ámbitos: para los manipuladores de ese material, para los trabajadores que están en contacto habitual con él o para sus consumidores esporádicos. Además, la influencia sobre la salud es diferente en función de la edad de la persona, de su estado físico general y de las eventuales interacciones de dicho material con moléculas presentes en el organismo en un momento dado. Y en el caso de mujeres embarazadas, ¿pueden tener los nanomateriales algún riesgo específico para el embrión o feto que se está desarrollando? La mayoría de los interrogantes que estamos planteando no tienen, hoy en día, una respuesta clara.
Por otra parte, no debemos preocuparnos únicamente por nuestra salud, y es preciso también evaluar la toxicidad para los animales, las plantas, los hongos, o la vida microscópica que no podemos ver pero que está ahí, configurando nuestro medioambiente y permitiéndonos seguir vivos. Estas consideraciones ecológicas son fundamentales sobre todo en lo que respecta a la potencial toxicidad acumulativa. Aprender a evaluar con rigor científico y sin alarmismo el riesgo de los nanomateriales es una necesidad urgente, una condición necesaria para que los avances de la nanotecnología puedan llegar a nuestros hogares sin causar alarma. De hecho, se está empezando a utilizar el término de «nanotecnología responsable», que nos habla de la necesidad de realizar una gestión profesional y ética, capaz de controlar los riesgos potenciales derivados de la inmersión en el nanomundo.
Así, dado que los nuevos nanomateriales podrían resultar perniciosos para los humanos y para los demás seres vivos, es necesario adoptar estrategias que permitan utilizar y comercializar los productos derivados de la nanotecnología con la mayor seguridad posible.
Lo más sencillo es aplicar el principio de precaución a la vez que se ponen en marcha estudios detallados y rigurosos del impacto de las nuevas sustancias (y de las ya conocidas) cuando se sintetizan en tamaño nanométrico. Estas investigaciones se agrupan en la disciplina denominada nanoecotoxicología, que resulta fundamental para que los consumidores tengan garantías sobre la inocuidad de los alimentos o productos de consumo. Para ello se requiere cuantificar constantemente diferentes magnitudes en la nanoescala, un ámbito de trabajo del que se ocupa la nanometrología. En la actualidad, diversos organismos europeos, norteamericanos, japoneses y chinos están realizando una intensa actividad en este campo, para garantizar que las medidas en la nanoescala se realizan de forma correcta, siguiendo protocolos claros y estandarizados a nivel mundial. La Organización Internacional de Estandarización (ISO) ha puesto en marcha un Comité Técnico denominado «TC 229» que hasta la fecha ha desarrollado casi una treintena de normas y definiciones sobre diferentes nanomateriales y la evaluación de sus riesgos. En España, la entidad que está involucrada en el desarrollo e implantación de esta normativa es la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), con el importante papel que desempeña el Centro Español de Metrología (CEM).
Para finalizar esta sección, recordemos que las diferentes tecnologías que los humanos hemos ido desarrollando poseen aspectos positivos: asegurar nuestra supervivencia, mejorar la salud y las condiciones de vida, o expandir nuestro hábitat. Sin embargo todas ellas conllevan una serie de riesgos, que una vez conocidos se intentan minimizar tomando las medidas adecuadas. Un ejemplo muy familiar para todos lo encontramos en el automóvil, que ha sido un instrumento clave para el desarrollo de la sociedad en el último siglo. Sin embargo su uso no está exento de riesgos, y de hecho la Organización Mundial de la Salud (OMS) estima que en el año 2000 hubo aproximadamente 1 260 000 muertes por accidentes de tráfico en las carreteras de todo el mundo. A pesar de ello esta tecnología resulta imprescindible en la sociedad actual, y sus riesgos se intentan minimizar con varios instrumentos: adecuados códigos de circulación, control del tráfico por los cuerpos policiales, normativa estricta en la fabricación de vehículos e implantación de elementos de seguridad (activos y pasivos) tanto en vehículos como en carreteras. De forma análoga, la nanotecnología del siglo XXI no será una excepción a esta dualidad riesgo-beneficio, y se irá incorporando progresivamente a nuestras vidas de una forma controlada. No hemos de tener un optimismo desmesurado que nos lleve a proponer los nanoproductos como la panacea para todos nuestros problemas, pero tampoco caer en el miedo irracional fruto de la desinformación o de una información sesgada.
8.4. Los esfuerzos por la regulación y la formación
Ante el nivel de incertidumbre que aún planea sobre la nanotecnología, debemos preguntarnos cómo se ve en la calle esta disciplina, qué esperanzas o temores despierta en el público que finalmente será el consumidor de los productos que genere. De hecho, en la actualidad la nanotecnología suscita miedos y provoca opiniones contrapuestas de la misma forma que en los años setenta lo hacía la ingeniería genética, o veinte años más tarde la clonación de animales. Los avances de la ciencia son cada vez más rápidos, y sus aplicaciones llegan a nuestras vidas antes de que hayamos comenzado a entenderlos. Así, la distancia entre los desarrollos científico-técnicos y la sociedad se hace cada vez mayor debido a que, además, la cultura científica del ciudadano medio lamentablemente no ha aumentado a pesar de vivir en un mundo globalizado e hipertecnológico. En la mayor parte de los casos, usamos la última versión de teléfono móvil sin saber qué es la radiación electromagnética, nos comunicamos en las redes sociales sin entender cómo funciona Internet, o tomamos medicamentos desconociendo qué es una molécula. En el ámbito de la nanotecnología, esta distancia se hace aún más evidente. Como ejemplo, diferentes estudios estadísticos realizados en España durante la última década por la Unión Europea (los conocidos como «Eurobarómetros») muestran que menos de un 15% de los encuestados saben algo acerca de la nanotecnología o de sus aplicaciones. Tal desconocimiento preocupa enormemente a las autoridades científicas de los países desarrollados, que han iniciado una serie de programas para acercar la nanotecnología a la sociedad. De esta forma se espera que todos comencemos a entender los avances que van a condicionar nuestro futuro.
Uno de los proyectos que intenta informar y crear un espacio de debate sobre los avances en nanotecnología es el denominado Proyecto de Nanotecnologías Emergentes (PEN), iniciativa estadounidense comenzada en 2005 para fomentar la colaboración entre investigadores, gobiernos y empresas en este ámbito. Gracias a este proyecto se están dando a conocer al público y a los consumidores los «nanoproductos» que pueden encontrarse actualmente en el mercado, y además se informa sobre los beneficios y los posibles riesgos relacionados con el desarrollo y la comercialización de la nanotecnología. En la Unión Europea (UE) se ha puesto en marcha el proyecto NANOLOGUE, cuyo objetivo es establecer un diálogo entre científicos, políticos, empresarios y sociedad civil para abordar los aspectos legales, éticos y sociales de las aplicaciones de la nanotecnología.
Por otra parte, la UE está priorizando la financiación de estudios que evalúen con rigor los posibles riesgos de la nanotecnología en todos los ámbitos. De hecho, la Comisión Europea adoptó en 2008 un Código de Conducta para la investigación responsable en los campos de la nanociencia y la nanotecnología. Dicho código establece siete principios básicos que deben cumplir las actividades de investigación y desarrollo en este campo: 1) Ser comprensibles para el público; 2) Ser seguras y éticas, y además contribuir al desarrollo sostenible; 3) Llevarse a cabo de acuerdo con el principio de precaución, anticipando sus posibles efectos; 4) Contar con una gestión transparente que garantice el derecho legítimo de acceso a la información por parte de los consumidores; 5) Cumplir las normas científicas más exigentes, incluyendo las buenas prácticas de laboratorio y la trazabilidad de los productos; 6) Poseer la máxima creatividad, flexibilidad y capacidad de planificación; y 7) Ser asumidas de forma responsable por los investigadores y los centros en los que éstos trabajan ante sus repercusiones sociales, medioambientales y para la salud humana. La propia Unión Europea puso en marcha el proyecto NANOCODE, que tiene como finalidad establecer la forma en la que dicho código de conducta es percibido, de cara a su implementación en universidades, centros de investigación y empresas de los estados miembros.
Además del establecimiento de un diálogo social y de un código de conducta sobre la nanotecnología, la UE, EE.UU., y otros países han puesto en marcha numerosos proyectos para determinar las técnicas con las que se debe evaluar la toxicidad de los nanomateriales y para llevar a cabo tales análisis. Algunos de estos proyectos, de llamativos nombres, son los siguientes: NanoReTox, NeuroNano, Nanotransport, NanoSmile, Nanosustain, NanoMmune o Nanoimpact. Tal cantidad y variedad de iniciativas deja claro que se está haciendo un gran esfuerzo por saber qué efectos perjudiciales pueden tener los nanoproductos que llegan a nuestras vidas.
Más allá de los aspectos normativos, la implantación definitiva de las novedosas ideas de la nanociencia y la nanotecnología ha de vencer otros problemas no menos importantes, relacionados con su carácter marcadamente interdisciplinar. Para aprender sobre el mundo «nano» y para estar informado sobre sus avances, es necesario un cambio de mentalidad y el manejo simultáneo de la información que llega desde la química, la física, la biología, la ingeniería y la medicina. No estamos habituados a entornos tan complejos en los que diversas áreas de la ciencia y la tecnología tienen algo que aportar y mucho que compartir. Así, en el ámbito educativo la nanotecnología requiere una aproximación diferente a la habitualmente empleada en las universidades para la enseñanza de las materias científicas. Es por tanto necesario ofertar carreras o estudios realmente interdisciplinares, horizontales en vez de verticales, para poder formar nuevos investigadores activos e imaginativos en el ámbito del nanomundo. Conscientes de este reto, en 2011 la Universidad Autónoma de Barcelona fue la primera en ofertar en nuestro país un «Grado de Nanociencia y Nanotecnología», y es esperable que otras universidades lo hagan durante los próximos años.
En cualquier caso, la formación en temas relacionados con la nanociencia y la nanotecnología debería iniciarse en etapas educativas anteriores a la universitaria, de forma que ciertos contenidos de estas ramas del saber se impartiesen durante la educación primaria o secundaria. Con ello la mayor parte de la población tendría un cierto contacto con estas nuevas tecnologías antes de encontrarse en las estanterías de los supermercados con los productos derivados de ellas. Sin embargo, en el actual sistema educativo español la nanotecnología aparecía mencionada únicamente en una ocasión, en el capítulo dedicado a los nuevos materiales dentro de la asignatura «Ciencias para el mundo contemporáneo»… una asignatura que, de hecho, ha desaparecido en la última reforma educativa. Esta grave carencia resulta aún más preocupante si se compara con los programas dedicados a la formación en nanotecnología que se han puesto en marcha en EE.UU., Alemania, Japón o Taiwán. En estos países (que precisamente son la punta de lanza del desarrollo científico-tecnológico mundial) se ha comprendido que la formación en nanotecnología resulta esencial para tener ciudadanos informados y consumidores exigentes, capaces de entender lo fundamental de lo que pueden encontrar escrito en la etiqueta de cualquier «nanoproducto». Tampoco hay que olvidar formar a los emprendedores del futuro, aquellos que utilizarán la nanotecnología para generar riqueza mediante empresas de base tecnológica.
Además de la necesaria formación a lo largo de todos los niveles educativos no hay que olvidar al público adulto que ya no va a acudir a las aulas, por lo que la divulgación en nanotecnología es un tema esencial. Dentro de la Unión Europea se han lanzado proyectos como NANOYOU, TIME FOR NANO y NANOCHANNELS, dedicados a la formación y divulgación de la nanociencia y la nanotecnología entre la población general. Por su parte, en EE.UU. la National Nanotechnology Initiative (NNI) ha puesto en marcha numerosas actividades de divulgación. En el contexto iberoamericano, la Red José Rodríguez Leite de Divulgación y Formación en Nanotecnología (NANODYF), financiada por el Programa CYTED, desarrolla y ofrece muchos contenidos divulgativos accesibles para el público general.
Un problema adicional para llegar a avanzar en nanociencia y nanotecnología viene de las administraciones que gestionan los programas de I+D+i. Habitualmente, las ayudas y subvenciones públicas priorizan los proyectos muy focalizados en ámbitos concretos de la física, la química, la biología u otras disciplinas. Con ello, los intentos de cualquier investigador por emprender caminos nuevos e interdisciplinares, en la frontera entre las ciencias tradicionales, es visto por la administración y los evaluadores como una osadía o incluso como un intrusismo en campos que no son aquél en el que está previamente «etiquetado» el científico en cuestión. Ante este panorama, lograr financiación para un proyecto sobre nanociencia o nanotecnología se convierte en una auténtica heroicidad en muchos países. En España, por ejemplo, resulta sorprendente que haya habido muy pocas convocatorias en un tema como éste, que fue catalogado como «estratégico» en nuestro Plan Nacional de I+D+i. Afortunadamente, en el contexto de la UE sí existen ayudas específicas para proyectos sobre nanociencia y nanotecnología. Uno de los programas europeos más interesantes se denomina Nanociencias, Nanotecnologías, Materiales y Nuevas Tecnologías de la Producción (NMP) que ha formado parte del Séptimo Programa Marco (7FP) de Ciencia e Innovación, y en el que se incluían convocatorias que financiaban tanto propuestas muy novedosas y de alto riesgo como otras más cercanas a la aplicación en las que se espera llegar a un prototipo industrial. Durante los próximos años, en los países europeos la fuente de financiación principal para los proyectos relacionados con el mundo «nano» seguirá siendo transnacional, gracias a las iniciativas incluidas en el programa de la UE denominado «Horizonte 2020» que va a protagonizar la ciencia de este continente entre 2014 y 2020. La nanotecnología se considera una de las seis líneas clave para que la UE pueda mantener o mejorar su competitividad a escala mundial.
8.5. Nanotecnología, sostenibilidad y medioambiente
Un importante ámbito de aplicación de la nanotecnología tiene que ver con su uso para luchar contra el cambio climático y así avanzar hacia la sostenibilidad global. Se está planteando el desarrollo de una «nanociencia verde», que permita crear nuevos materiales con tres características deseables: ser menos contaminantes, no generar residuos tras su uso, y reducir el consumo de energía. De hecho, la «etiqueta verde» en las nuevas aplicaciones nanotecnológicas es un requerimiento importante para que un producto llegue desde el laboratorio al mercado. El camino ya se ha iniciado y existen avances que están logrando gran popularidad. Por ejemplo, la sociedad ha asumido que mientras las bombillas convencionales de filamento incandescente convierten en luz tan solo el 5% de la energía eléctrica que consumen, las lámparas fluorescentes compactas (las conocidas como «bombillas de bajo consumo», ya habituales en nuestro entorno) y sobre todo los nuevos dispositivos luminosos conocidos como LEDs (de los que hablamos en el Capítulo 5), suponen no sólo un ahorro enorme en el consumo eléctrico, sino también una mayor duración y resistencia, ocupando menos tamaño.
La nanotecnología posee todos los ingredientes para convertirse en una disciplina impulsora del desarrollo sostenible. De hecho, según el Instituto Meridian de EE.UU., vinculado al Proyecto Objetivos de Desarrollo del Milenio establecido por la ONU, la nanotecnología podría (y debería) incidir al menos en las siguientes áreas: 1) Almacenamiento, producción y conversión de energía: la emisión de gases que contribuyen al calentamiento global (el dióxido de carbono y otros) puede reducirse notablemente si usamos nuevas fuentes de energía que incluyen nanomateriales, como las células solares de nueva generación o las pilas de combustible; 2) Descontaminación de la atmósfera: los gases tóxicos o nocivos (entre ellos el cianuro de hidrógeno o los óxidos de nitrógeno) pueden reducirse si en los procesos industriales se utilizan catalizadores basados en nanopartículas, nanotubos de carbono o materiales nanoporosos, que además pueden usarse en sistemas altamente eficientes para el confinamiento de gases; 3) Procesamiento y análisis de agua y alimentos: el uso de tecnologías basadas en nanofiltrado aumenta la eficiencia de los procesos de desalación y descontaminación de aguas destinadas al consumo, y es posible diseñar redes de nanosensores capaces de monitorizar a tiempo real distintos parámetros presentes en el agua y los alimentos crudos o procesados; 4) Mejora en la producción agrícola: control de plagas mediante nuevos insecticidas nanoencapsulados, y desarrollo de nuevos sistemas de procesamiento y conservación de alimentos; 5) Análisis de los niveles de contaminación en el medioambiente: diferentes nanodispositivos pueden ayudar a monitorizar cualitativa y cuantitativamente las sustancias tóxicas presentes en las aguas de ríos y mares, en el suelo e incluso en el interior de animales o plantas; 6) Diagnóstico de enfermedades, administración de fármacos y seguimiento de la salud de las personas, tal como se describe en el capítulo anterior; 7) Fabricación de materiales ligeros y muy resistentes, de utilidad en automoción y aeronáutica, como los basados en nanotubos de carbono: esto llevará a la producción de vehículos con menos consumo y, por tanto, menos contaminantes; y 8) Desarrollo de nuevos materiales y procesos para la construcción de edificios respetuosos con el medioambiente y de bajo consumo, dentro del espíritu de la denominada arquitectura sostenible o de «energía cero».
Como ya se ha mencionado anteriormente, alcanzar los objetivos de sostenibilidad pasa por determinar qué efecto podrían tener los nanomateriales liberados a la atmósfera, que posteriormente pueden acumularse en el suelo o en el agua, y acabar penetrando en las células de los organismos. En el caso de que tales materiales sean tóxicos en algún punto de ese proceso, habrá que investigar la mejor forma de eliminarlos, sin generar a su vez nuevas sustancias peligrosas para la salud o el medioambiente.
8.6. Productos en el mercado
La nanotecnología es una disciplina muy joven, pero ya posee una importante visibilidad en los medios de comunicación y ante los ojos de la sociedad. Quizá ello se deba a algo de lo que hemos hablado en distintos puntos de este libro: la mezcla de fascinación y temor que se siente al poder llegar hasta las entrañas de la materia. El ámbito de «lo nano» también resulta muy atractivo porque nos permite soñar con materiales o dispositivos con funcionalidades novedosas, en ocasiones combinando componentes naturales con otros artificiales. Como vimos en capítulos anteriores, hay quien habla incluso de llegar a construir seres vivos «pieza a pieza». Así, cada vez son más frecuentes los reportajes sobre nanotecnología en prensa escrita, radio y televisión. En Internet, si buscamos la palabra «nanotechnology» nos encontramos con varios millones de entradas, y más de un millón si introducimos el término en español. De hecho, es curioso comprobar cómo en foros, blogs y redes sociales la nanotecnología es mucho más popular que las ciencias clásicas en las que se basa, como la física, la química o la biología. También es interesante constatar que muchas páginas web se dedican a prevenir a la población sobre los riesgos de la nanotecnología, pero de una manera alarmista y alejada de lo que debe ser un debate racional sobre este tema.
Entre tanta información (o, en ocasiones, desinformación) y una vez comentados los avances que promete la nanotecnología, en este apartado vamos a resumir lo que ya es plenamente real: los productos más interesantes que actualmente se están diseñando, produciendo y comercializando. Muchos ya están en mercados y escaparates… aunque sus constituyentes escapen a nuestra vista. En cualquier caso, es evidente que hoy en día se abusa del término «nano» para sugerir que un producto es muy novedoso o moderno, o bien para dar a entender que en su desarrollo se han empleado avanzadas técnicas de investigación. Esto hace difícil, a primera vista, distinguir los verdaderos nanoproductos de los que no lo son.
Como se ha indicado en capítulos anteriores, las aplicaciones de la nanotecnología que más rápidamente se han hecho un hueco en la industria son los nanomateriales y nanodispositivos electrónicos. Hay cientos de empresas dedicadas a producir nanocomponentes o nanomateriales, que otras compañías incluyen en sus bienes de consumo para dotarlos de ventajas competitivas. Incluso en EE.UU. ya existen índices bursátiles que agrupan a las empresas dedicadas a la nanotecnología cotizadas en Wall Street o en Nasdaq. Según el inventario que se puede encontrar en la página web del proyecto PEN, del que ya hemos hablado anteriormente, en la actualidad hay cerca de 1500 productos con origen nanotecnológico en los mercados. Así, se estima que el negocio mundial de la nanotecnología acumuló ventas por valor de 225 000 millones de dólares en 2009, una cifra que ha ido creciendo durante los años siguientes. En España, la Fundación Phantoms editó a finales de 2013 una guía según la cual eran 96 las empresas que en ese momento trabajaban en el ámbito de la nanotecnología. Tanto dentro como fuera de nuestras fronteras, los principales productos comercializados actualmente son nanopartículas de distinto tipo y otros nanomateriales, sistemas para el encapsulado de fármacos o nutrientes, y dispositivos electrónicos. En la Figura 8.4 se muestran cinco ejemplos de productos que contienen nanomateriales de distintos tipos, y a continuación comentamos los nanoproductos de mayor interés agrupados por sectores.
FIGURA 8.4. Diversos productos que pueden encontrarse en el mercado con componentes derivados de la nanotecnología: Raqueta Organix V1 MP, de Völkl®, que incorpora nanotubos de carbono (http://www.voelkl-tennis.com). Bicicleta Racemaster SLX01, de BMC®, cuyo cuadro está fabricado con un composite basado en nanotubos de carbono (http://www.bmc-racing.com/). Crema de día Fullerene C60, de Zelens®, que contiene fullerenos en su formulación (http://www.zelens.com/). Filtro solar Optisol, de Oxonica®, con nanopartículas de dióxido de titanio (www.oxonica.com). Camiseta del C. D. Numancia, de Erreà Sport®, en cuyo tejido se incluyen nanopartículas de plata y titanio (http://www.errea.it)
Uno de los campos en los que la nanotecnología ha entrado con más fuerza es el del equipamiento deportivo, con la aplicación de los llamados nanocomposites. Como ya se explicó en el Capítulo 6, estos materiales están formados por dos o más constituyentes, en los que al menos uno de ellos presenta dimensiones nanométricas. El uso de nanocomposites ofrece una notable mejora de las propiedades físicas (dureza, resistencia a la fricción, peso, etc) con respecto a cada componente por separado. Así, tales compuestos se utilizan para fabricar bastones de montaña y de esquí, palos y pelotas de golf, arcos profesionales, mástiles de embarcaciones a vela o ropa deportiva. Por ejemplo, las empresas Babolat y Völkl comercializan raquetas de tenis que incorporan nanotubos de carbono, con lo que se logra un incremento en prestaciones mecánicas en paralelo a la disminución del peso (Figura 8.4). Otra aplicación exitosa de los nanotubos es la bicicleta diseñada por la empresa suiza BMC, cuyo cuadro pesa menos de un kilogramo y además mejora considerablemente su resistencia a deformaciones. También se emplean nanotubos en la fabricación de bastones de hockey y bates de béisbol. Por otra parte, los fullerenos ya se están utilizando por la empresa japonesa Nanodesu para recubrir las bolas que se utilizan en el juego de bolos y así disminuir su fricción con la pista.
En la industria de la automoción, los nanocomposites están siendo crecientemente empleados en la fabricación de elementos estructurales y carrocerías de vehículos. En España, la empresa Avanzare posee plantas de producción de nanopartículas y otros nanomateriales que ya están presentes en los coches que conducimos. Otras empresas han puesto en el mercado vidrios con nanopartículas hidrófobas, gracias a las cuales no se empañan y son así útiles para su uso en espejos y lunas de automóviles (además de en gafas de distinto tipo). También existen vidrios que incorporan nanopartículas capaces de bloquear el paso de la radiación a diferentes longitudes de onda, evitando así el calentamiento de los vehículos. Por otra parte, uno de los productos que comercializa la empresa británica Oxonica, Envirox, contiene nanopartículas de óxido de cerio que actúan como catalizador en automóviles, contribuyendo así a la reducción de las emisiones y al ahorro de combustible.