Clinical Research Insider

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Químico artificial: el coche autónomo de la síntesis química

Por: Édgar Mondragón

Al parecer, hay algo en común entre el cálculo de la ruta trazada por Waze o Uber a través de las calles de una ciudad y la síntesis de nuevas nanopartículas. Ya sea en una celda solar o en la imagenología de tumores cancerígenos, la nanotecnología continúa ofreciendo respuestas a problemas con soluciones hasta hoy elusivas.

Los Quantum dots son un tipo de nanopartículas que recientemente han atraído la atención de diversos investigadores de la salud por su promesa de ayudar en el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Éstas son nanopartículas que miden menos de 10 nanómetros. Como referencia, un cabello humano tiene un diámetro de alrededor de 10,000 nanómetros. Los Quantum dots pueden ser sintetizados químicamente, sin embargo, esto implica un proceso caro y complicado, además de presentar frecuentemente efectos secundarios tóxicos. Para evitar estas desventajas, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Buffalo ha desarrollado una tecnología llamada “Químico Artificial” que involucra inteligencia artificial (IA) y un sistema de automatización para realizar reacciones químicas sin intervención humana y así acelerar el proceso de R&D y manufactura de materiales basados en nanopartículas.

Entre sus ventajas, este sistema permite ingresar el resultado deseado como parámetro de entrada y con base en ello iniciar el proceso de experimentación con reacciones químicas hasta llegar a la respuesta óptima.

“El Químico Artificial es similar a un vehículo autónomo, pero un coche autónomo al menos tiene un número finito de rutas posibles entre las cuales puede escoger para alcanzar su destino preseleccionado. Con el Químico Artificial, se dan los parámetros deseables, los cuales son las propiedades que se quiere tenga el material final. El Químico Artificial tiene que resolver todo lo demás, como descifrar cuáles serán los precursores químicos y qué ruta de síntesis usará, a la vez que minimiza el consumo de estos precursores químicos”.

La síntesis química como pedir un viaje desde una app. Al parecer, hay algo en común entre el cálculo de la ruta trazada por Waze o Uber a través de las calles de una ciudad y la síntesis de nuevas nanopartículas. Ya sea en una celda solar o en la imagenología de tumores cancerígenos, la nanotecnología continúa ofreciendo respuestas a problemas con soluciones hasta hoy elusivas.

Los Quantum dots son un tipo de nanopartículas que recientemente han atraído la atención de diversos investigadores de la salud por su promesa de ayudar en el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Éstas son nanopartículas que miden menos de 10 nanómetros. Como referencia, un cabello humano tiene un diámetro de alrededor de 10,000 nanómetros.

Los Quantum dots pueden ser sintetizados químicamente, sin embargo, esto implica un proceso caro y complicado, además de presentar frecuentemente efectos secundarios tóxicos.

Para evitar estas desventajas, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte y la Universidad de Buffalo ha desarrollado una tecnología llamada “Químico Artificial” que involucra inteligencia artificial (IA) y un sistema de automatización para realizar reacciones químicas sin intervención humana y así acelerar el proceso de R&D y manufactura de materiales basados en nanopartículas.

Entre sus ventajas, este sistema permite ingresar el resultado deseado como parámetro de entrada y con base en ello iniciar el proceso de experimentación con reacciones químicas hasta llegar a la respuesta óptima. “El Químico Artificial es similar a un vehículo autónomo, pero un coche autónomo al menos tiene un número finito de rutas posibles entre las cuales puede escoger para alcanzar su destino preseleccionado. Con el Químico Artificial, se dan los parámetros deseables, los cuales son las propiedades que se quiere tenga el material final. El Químico Artificial tiene que resolver todo lo demás, como descifrar cuáles serán los precursores químicos y qué ruta de síntesis usará, a la vez que minimiza el consumo de estos precursores químicos”.

El robot que sabe suturar (y cómo aprendió a hacerlo) “La originalidad es la hija de la imitación” nos recuerda Octavio Paz. ¿Estará la posibilidad de lo original en la inteligencia artificial? No lo sabemos aún. Lo que podemos ver, por lo pronto, es cómo los robots son cada vez mejores para imitarnos.

Investigadores de UC Berkeley en colaboración con Intel, liderados por el Dr. Ajay Tanwani, han desarrollado un sistema, llamado Motion2Vec, capaz de “aprender” a suturar mediante el ejemplo, observando videos de cirugías realizadas por médicos reales.

El sistema utiliza un algoritmo de aprendizaje máquina (machine learning) que “observa” el proceso de suturado siguiendo los movimientos de la aguja del cirujano para después intentar reproducirlo con la mayor precisión. Para lograr un funcionamiento óptimo, el sistema requiere de entrenarse con miles de horas de videos de cirugías, lo cual no parece ser un problema en nuestros tiempos: “YouTube obtiene 500 horas de material nuevo cada minuto. Es un repositorio increíble”. La tecnología no está lista aún para ser usada en salas de cirugía, pero se espera que pronto sea una especie de asistente para liberar de las tareas repetitivas a los cirujanos y permitirles concentrarse en los procedimientos más complicados. Y después de todo, ¿cómo saber cuando se está listo? Un amigo doctor me confesó que después de meses de práctica como estudiante, el único lugar donde realmente aprendió las sutilezas del cosido fue en la sala de urgencias. Demos una oportunidad a nuestros robots.

La generosidad de la luz


Uso de luz ultravioleta para el combate del SARS-CoV-2. Con la llegada de la presente pandemia, científicos han buscado opciones de esterilización efectivas y sin contacto para eliminar trazas virales en diversas superficies. Una vieja conocida, la luz ultravioleta, descubierta en 1878, específicamente en su espectro UVC (con longitud de onda de 254 nm) ha demostrado su efectividad en la inactivación del SARS-CoV-2. Sin embargo, esta longitud de onda representa un riesgo para la salud si es irradiada directamente en seres humanos, por lo que sólo puede ser usada en espacios deshabitados.

Hasta hoy, una solución a este problema ha sido la fabricación de robots que circulan en las áreas a esterilizar con lámparas UVC mientras no hay presencia de personas. Los autómatas portan lámparas que irradian esta luz en fábricas y hospitales dejando a su paso zonas libres del virus. Sin embargo, un equipo de investigadores del Columbia University Irving Medical Center concluyó que se puede encontrar un compromiso entre el uso de una longitud de onda que sea apta para su uso de manera segura en seres humanos y la efectividad para inactivar el virus.

En el estudio “Far-UVC light (222 nm) efficiently and safely inactivates airborne human coronaviruses” los investigadores han demostrado que es posible usar la longitud de onda de los 222 nanómetros para inactivar el 99.9% de los virus en un periodo de 25 minutos. La importancia de este resultado es que es posible el uso de esta luz, de manera segura, en áreas con tráfico de personas. Esto hará cada vez más común que veamos tanto lámparas fijas como robots irradiadores de UVC en espacios públicos. Nuestro futuro es muy parecido a una de esas fiestas con “luz negra” con sonrisas fluorescentes.

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