Hay quién dice que ya vivimos en un futuro de ciencia-‐ficción, pero nuestros lectores saben que tenemos un montón de nueva tecnologías emergentes que perfeccionar en los campos más diversos. Los chicos de Forumblog nos proponen 10 campos que están sufriendo una evolución rápida y constante, con lo que no nos extrañaría que durante este 2013 se produjera algún logro histórico en alguno de ellos. Y por supuesto, cuando esto pase, en Futuretech estaremos ahí para contároslo.
Índice
Administración de fármacos a través de nano escala…………………….……………..3
Electrónica orgánica………………………………………………………………………………….…………..5
Impresión en 3-‐D…………………………………………………………………………………………………...7
Vehículos y carreteras eléctricas………………………………………………………………………..9
Materiales auto-‐reparadores……………………………………………………………………..……..11
Purificación de agua energéticamente eficiente…………………………………………..13
Conversión y uso de dióxido de carbono………………………………………………………..15
Nutrición mejorada para la salud a nivel molecular………………….…………………17
Sensores remotos……………………………………………………………………………….………………..19
Reactores nucleares de cuarta generación y reciclaje de residuos nucleares……………………………………………………………………………………………………….……….21
Bibliografía………………………………………………………………………………….………………………23
La nanotecnología aplicada a la medicina ofrece un sin fin de posibilidades. Una de ellas es la capacidad de administrar los fármacos a nivel molecular o celular. La capacidad de tratar únicamente el tejido enfermo y minimizar el efecto en el sano mejoraría enormemente la eficacia del tratamiento, reduciendo los efectos secundarios. Quizá este futuro sea aún lejano, pero los avances parecen prometedores.
La medicina a nanoescala promete terapias innovadoras La medicina moderna se basa principalmente en el tratamiento de pacientes con fármacos de “pequeñas moléculas”, que incluyen, por ejemplo, los analgésicos y los antibióticos. Estos fármacos han prolongado la esperanza de vida humana y han hecho que muchas enfermedades graves sean fáciles de tratar, pero los científicos creen que el nuevo enfoque en la administración de fármacos a nanoescala puede ofrecer un progreso aún mayor. La entrega de RNA o DNA a células específicas ofrece la promesa de activar o desactivar selectivamente los genes, mientras que los dispositivos a nanoescala, que pueden ser inyectados o implantados en el cuerpo, podrían permitir que los médicos dirigieran fármacos a tejidos específicos durante un período de tiempo definido. Los científicos del laboratorio de Daniel Anderson, profesor de ingeniería química, así como muchos otros en el MIT, están trabajando en nuevas formas de transportar el ARN y el ADN para tratar una variedad de enfermedades. El cáncer es un objetivo principal, pero el suministro de material genético también podría ayudar con muchas enfermedades causadas por genes defectuosos, incluyendo la enfermedad de Huntington y la hemofilia.
El uso de materiales orgánicos para crear circuitos electrónicos también es una tecnología que avanza rápidamente. Normalmente se usan semiconductores basados en silicio, relativamente caros de producir. Los orgánicos, basados en materiales como los polímeros, tendrían un coste muy reducido, tanto en el precio por unidad como en la inversión necesaria para producirlos. No son tan potentes, cierto, pero siguen siendo útiles para una gran cantidad de productos… como los colectores fotovoltaicos para acumular energía solar, lo que abarataría muchísimo la construcción de paneles.
La tecnología de impresión en 3D no es nada nuevo. Tiene más de 25 años de existencia, de acuerdo a Carlos Olguín de Autodesk Research. Pero lo que nos mostró el día de hoy durante Autodesk University Extensión no se ha visto nunca antes en el mundo de la medicina, y cambiará el panorama durante las próximas décadas.
La impresión 3D y 4D es uno de los temas más grandes y relevantes entre las investigaciones que Autodesk impulsa, especialmente en el ámbito de la medicina.
Utilizando las herramientas de Autodesk, especialmente en el ámbito de simulación de moléculas, partículas y células, los científicos ahora son capaces de imprimir tejidos vivos.
Una compañía llamada Organovo es capaz de imprimir tejidos que se comportan exactamente del mismo modo que un tejido humano, sin embargo, éstos no pertenecen a ninguna persona. Por ejemplo, es posible para compañías farmacéuticas mandar a imprimir distintos tejidos humanos para poder probar sus nuevos medicamentos, y así obtener información necesaria para hacerlo seguro para el consumo humano, sin necesidad de probarlo en animales.
Aunque aún no es posible imprimir órganos completos, Carlos Olguin asegura que ésta es la tendencia para la impresión 3D.
Incluso ahora, es posible imprimir órganos “sencillos” que no cumplen una función compleja. Desde 2010, en San Diego, Anthony Atala imprimió una vejiga para un paciente. Ésta vejiga aún está en funcionamiento dentro del paciente, y no ha tenido complicaciones.
Cuando decimos “imprimir” un órgano o un tejido, esto no es de manera literal, desde luego. El objeto es en 3D, y para crear un órgano o un tejido vivo se requiere un material de donde partir. “El material es las células”, dice Carlos.
Aún pasará tiempo antes de que podamos imprimir un órgano complejo como un corazón o un pulmón.
Una de las posibilidades más estudiadas ante los problemas energéticos del mundo. Estos coches eléctricos circulan por una carretera bajo la cual se encuentra un cableado, que envía energía al coche mediante un campo electromagnético, propulsando el vehículo y cargando la batería al mismo tiempo. Esto consigue que se utilice una quinta parte de la energía necesaria para mover un coche eléctrico.
Una nueva idea para el transporte del futuro ha sido diseñada por Will Jones. Su nombre Tracked Electric Vehicle System (TEV), o lo que viene a ser lo mismo, una
carretera nacional automatizada para vehículos capaces de moverse en modo eléctrico. Según su diseñador la idea no requiere avances técnicos que no existan hoy en día, tan solo es necesario desarrollar la ingeniería suficiente para su puesta en funcionamiento. El sistema TEV guarda mucha
similitud al recientemente mostrado Hyperloop de Elon Musk, con la salvedad de que este sistema nos permite movernos de un sitio a otro en nuestro propio vehículo eléctrico o híbrido. Nuestro coche se comportaría como un coche autónomo, una vez que le dijéramos el destino y nos introdujéramos en la red TEV, circulando a velocidades superiores a los 190 km/h por la red de carreteras construidas expresamente para ello en forma de tubo. Nuestro vehículo asumiría todo el control hasta la llegada, en donde se nos advertiría de que debemos tomar nuevamente el control del mismo. La circulación al realizarse en modo eléctrico estaría libre de emisiones y además el vehículo en todo momento estaría recargándose, por lo que llegaríamos a destino con la carga completa.
Existe una nueva generación de materiales que se autoreparan, es una gama de productos inventada por La Universidad de Illinois, este material emula a la piel humana en su capacidad de regenerarse una y otra vez. Los nuevos materiales cuentan en su estructura interna con redes microvasculares tridimensionales que imitan a los sistemas circulatorios biológicos.“De la misma forma que un corte superficial activa el flujo de sangre para promover la curación, una grieta en estos materiales activará el flujo del agente cicatrizador para reparar el daño”, explica Nancy Sottos, profesora de ciencia e ingeniería de los materiales e integrante del equipo de investigación.
En el método inicialmente desarrollado, los materiales con capacidad de autoregeneración consistieron en un agente reparador microencapsulado y un catalizador, distribuidos por una matriz compuesta. Cuando el material se agrieta, las microcápsulas se rompen y descargan el “agente curativo” .Este reacciona entonces con el catalizador interno para reparar el daño. Para crear sus materiales autoreparadores, los investigadores comienzan construyendo un andamio mediante un proceso de deposición.
El proceso emplea una tinta polimérica concentrada, suministrada como un filamento continuo, para fabricar una estructura tridimensional, capa por capa. Una vez que se ha construido el andamio, se recubre con una resina epoxídica. Después de curada, la resina es calentada y se extrae la tinta que se licúa, dejando un sustrato con una red de microcanales interconectados, luego depositan un recubrimiento epoxídico quebradizo sobre el sustrato, y se llena la red con un agente reparador líquido. En las pruebas, la capa y el sustrato fueron doblados hasta que se formó una fisura en el recubrimiento. La fisura se propaga a través de la capa hasta que encuentra uno de los “capilares” llenos de fluido en la interfaz entre el recubrimiento y el sustrato. El agente reparador se mueve desde el capilar hasta la fisura donde interactúa con las partículas del catalizador. Si la fisura se vuelve a abrir bajo una tensión adicional, se repite el ciclo de reparación automática. Por ahora, el material puede reparar las fisuras en el recubrimiento epoxídico, equivalentes a pequeños cortes en la piel humana. El próximo paso es ampliar el diseño para que repare los desgarros que se extiendan hasta el sustrato del material.
Los procesos actuales de purificación de agua son tremendamente costosos, y el agua, un recurso cada día más necesitado. Se están estudiando maneras de purificar el agua que mejoran en hasta un 50% el consumo de energía para separar la sal del agua del mar. La técnica utiliza la ósmosis inversa y puede mejorar adicionalmente la eficiencia utilizando calor con orígenes renovables y sostenibles, tales como la producción termal en instalaciones geo-‐termales.
El agua y la energía son dos recursos de los que depende la sociedad moderna. Debido al aumento en la demanda de estos, investigadores de todo el mundo buscan tecnologías alternativas que prometan tanto la sostenibilidad como la reducción del impacto ambiental. El diseño mediante ósmosis tiene la clave para hacer frente a la necesidad mundial de agua potable asequible y barata, además de ser energéticamente sostenible de acuerdo con los ingenieros de la Universidad de Yale.
El estudiante de doctorado Robert McGinnis y el catedrático de Ingeniería Química y Ambiental Menachem Elimelech, han diseñado conjuntamente un sistema que aprovecha el poder de la ósmosis para recoger agua dulce no potable de fuentes, así como el agua de mar y generar electricidad a partir de cierta temperatura alcanzada por fuentes de calor, tales como el calor residual de centrales eléctricas convencionales.
La Universidad de Yale ha comenzado la comercialización de su tecnología de desalinización mediante una empresa de reciente creación, Oasys. Su enfoque, que requiere sólo una décima parte de la energía eléctrica que se utiliza en los sistemas convencionales de desalación, apareció detalladamente descrita en el número de Diciembre de la revista Environmental Science & Technology.
Según explicaban los ingenieros, la desalinización y reutilización son las únicas opciones para aumentar el suministro de agua más allá de lo que está disponible a través del ciclo hidrológico (el movimiento continuo de agua en, sobre y debajo de la superficie de la tierra). Sin embargo, la convencional tecnología de desalación y reutilización usa una considerable energía.
¿Se puede aprovechar el CO2 de manera comercial? Quizá en un futuro sí. Un proyecto más que prometedor utiliza bacterias fotosintéticas creadas por ingeniería genética que “comen” CO2 y lo transforman en combustible líquido o distintos productos químicos, utilizando convertidores modulares solares. Son muy eficientes: producen entre 10 y 100 veces más material por unidad de área. Se espera que en apenas dos años, los sistemas individuales ocupen cientos de hectáreas.
Energía alternativa al alcance de la mano Las baterías químicas, el bombeo hidráulico o la división de agua son tecnologías que presentan baja densidad de almacenamiento de energía o que incluso son incompatibles con la infraestructura de transporte actual. Este adelanto soluciona este inconveniente, abriendo un nuevo camino en el campo de los combustibles alternativos. Mientras el almacenamiento de electricidad a través de baterías de iones de litio presenta una baja densidad, dificultando la operatoria cotidiana de los vehículos eléctricos, al almacenarse como combustible líquido el problema estaría solucionado, ya que la densidad de almacenamiento podría ser muy alta. Los especialistas destacaron que el nuevo sistema brindaría la posibilidad de utilizar la electricidad como energía de propulsión para el transporte, sin necesidad de cambiar la infraestructura actual. Podría ser, en consecuencia, una forma más económica y práctica de propiciar un cambio en torno a la matriz energética y de avanzar hacia un mayor uso de energías alternativas. El equipo de ingenieros e investigadores ha empleado un microorganismo genéticamente modificado, conocido como Ralstonia eutropha H16, para producir isobutanol a partir de dióxido de carbono, mediante un electrobiorreactor. De esta forma, el combustible generado tiene como únicas fuentes al dióxido de carbono y la electricidad. Molécula de isobutanol, combustible obtenido con electricidad, a partir del CO2.
Las técnicas modernas de modificación de los genomas pueden permitir aumentar de manera espectacular el valor nutricional en los alimentos actuales: frutas y hortalizas con un mayor valor proteico, y que llevan un mayor número de aminoácidos, para digerirse mejor, y hasta con un sabor y textura controlable. En potencia, todo serían ventajas para nuestra salud: desde mayor desarrollo muscular a reducir la obesidad, por no hablar de alimentos más apropiados para los diabéticos.
Otro avance que revolucionará este año es la nutrición mejorada a nivel molecular. Mediante nuevos métodos genómicos, determinando el número de proteínas que se consumen en la dieta humana. También han mejorado la textura, el sabor y la solubilidad. Este avance favorecerá a la salud en el desarrollo muscular, la obesidad, e incluso en el control de la diabetes.
Las mejora en la tecnología sensitiva ofrece innumerables aplicaciones. Desde coches que pueden “verse” los unos a los otros, evitando así accidentes, a sensores médicos que monitorizan nuestras funciones y pueden activar de manera automática respuestas médicas. Ideal, por ejemplo, para lo que necesitan vigilar su nivel de insulina.
CLASES DE SENSORES REMOTOS:
De acuerdo con la plataforma donde se ubique el sensor, se distinguen tres grandes tipos de sistemas de teledetección:
SENSOR TERRESTRE
SENSOR ÁEREO
SENSOR ESPACIAL
Los actuales procesos para conseguir energía nuclear tienen un número evidente de problemas: son poco eficientes y generan una gran cantidad de residuos altamente tóxicos y duraderos. El proceso llamado “Nuclear 2.0” plantea la capacidad de reciclar estos residuos y utilizarlos de nuevo para la fisión, reduciendo además su toxicidad y volumen. Algunas tecnologías de cuarta generación, como reactores rápidos refrigerados por metal frío, están comenzando a usarse en varios países, y son ofrecidos por compañías nucleares bien establecidas. Los actuales reactores nucleares usan solo el 1% del potencial energético disponible en el uranio, dejando el resto radiactivamente contaminado como basura nuclear. Mientras que el desafío tecnológico es manejable, el político que representan los residuos nucleares limita seriamente el llamamiento para una tecnología energética sin emisiones de CO2 y altamente expandible. El reciclado de combustible y el cultivo de uranio-‐238 para transformarlo en nuevo material fisible, conocido como Nuclear 2.0 extendería durante siglos los recursos del uranio ya extraído, lo que reduciría radicalmente tanto el volumen explotado como la toxicidad de los residuos, cuya radioactividad va a descender por debajo del uranio original en una escala de tiempo no de milenios sino de siglos. Esta nueva tecnología convierte los desafíos presentados por los residuos nucleares en un problema medioambiental menor en comparación con el producido por otras industrias. Las tecnologías de cuarta generación están siendo desarrolladas en varios países y son ofrecidas por compañías de ingeniería nuclear de referencia.
Bibliografía: http://blogs.lainformacion.com/futuretech/2013/02/25/las-‐diez-‐tecnologias-‐emergentes-‐mas-‐prometedoras-‐de-‐2013/ http://www.entermedia.mx/2013/11/la-‐impresion-‐3d-‐que-‐cambiara-‐la-‐medicina/ http://www.tendencias21.net/Transforman-‐el-‐dioxido-‐de-‐carbono-‐en-‐combustible-‐usando-‐la-‐electricidad_a10951.html http://www.motorpasionfuturo.com/industria/la-‐carretera-‐automatizada-‐para-‐vehiculos-‐electricos http://www.fierasdelaingenieria.com/purificacion-‐de-‐agua-‐energeticamente-‐eficiente/
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