Los grandes adelantos de la tecnología a menudo surgen cuando varias disciplinas establecidas se combinan con una nueva tecnología o tecnologías. Cuando una nueva tecnología resuelve problemas viejos, esto permite mayores niveles de funcionalidad. Un ejemplo es el motor de combustión interna. Este combinó la ingeniería química, la ingeniería mecánica, la dinámica de fluidos y la relativamente reciente ingeniería eléctrica "comprendida" para crear un motor confiable basado en combustible que cambió la sociedad.
Es interesante observar que estos importantes avances tecnológicos preceden a algunos de extrema necesidad y/o evitan muchos pesimistas del juicio final. Hace generaciones, la población crítica ha sostenido advertencias que no podrían sostenerse, sin embargo, los avances en materia de energía, la producción de alimentos, infraestructuras cívicas, servicios y medicamentos no solo han mantenido estos niveles, si no que han pasado al siguiente.
Las nuevas tecnologías combinadas con tecnologías establecidas realizarán nuevamente un cambio en los paradigmas de la posibilidad. Los sistemas de gestión de micro fluidos usando sistemas microelectromecánicos (MEMS) son una tecnología relativamente nueva que han demostrado la capacidad de producir en masa diminutos motores, palancas, engranajes, bisagras y sensores electromecánicos (Figura 1). Al igual que los primeros circuitos integrados, estas funciones de primera generación son simples y las densidades han sido relativamente bajas a medida que la tecnología avanza constantemente. Es frecuente ver MEMS discretos que se usan hoy día como disolventes microscópicos, mezcladores, dispensadores, válvulas y multiplexores de ruta en aplicaciones relativamente simples.
Sin embargo, como ocurre con la mayoría de los dispositivos electrónicos, las capacidades de primera generación de capacidades y las densidades mejoran, y suelen hacerlo con bastante rapidez. Rutas de fluidos y procesos no son ningún bien hasta que una muestra se prepara como es debido y está lista para someterse a pruebas. Esto hace prácticamente imposible para los seres humanos cumplir fielmente en nano escalas, pero es muy posible que se logre para micro máquinas.
Esta necesaria función de segunda generación ha sido fabricada y demostrado, y está lista para el desafío. Llamado Media Mills, son fabricados a partir de micro máquinas y son capaces de preparar, moler, cizallar, mezclar, filtrar y dispersar las muestras así como crear controladores de nano partículas apuntando a la próxima generación de productos farmacéuticos, biotecnológicos y nutracéuticos (alimentos que contienen aditivos para beneficio médico).
Esto abre muchas puertas nuevas que se pueden usar y se usarán en una variedad de campos y disciplinas. Las máquinas de tamaño pequeño (estampilla), de baja potencia y bajo costo se pueden usar, por ejemplo, para tomar muestras del nivel de azúcar en la sangre, y trabajar en conjunto con las bombas de infusión para crear un control en tiempo real para los diabéticos. Esta es solo una de las posibilidades que se abren cuando tecnologías implantables que se enfocan y detectan desequilibrios químicos específicos se combinan con modernas señales mixtas de baja potencia (y DSP) y tecnologías basadas en microcontrolador.
Estos dispositivos también se pueden implantar en personas que necesitan medicamentos anti-psicóticos. Se ha demostrado que muchas tragedias y crímenes evitables ocurren cuando las personas que necesitan medicamentos olvidan tomarlos. Con esta tecnología, es posible que todos los medicamentos diarios pueden ser administrados directamente en el torrente sanguíneo a la hora adecuada, sin necesidad de píldoras ni inyecciones.
Otras piezas del rompecabezas que puede encajar aquí son las comunicaciones inalámbricas y obtención de energía. Estas permiten a los dispositivos médicos implantables informar sobre las condiciones, registrar datos y un médico los puede ajustar de forma remota (quizás incluso desde el otro lado del mundo), quien puede utilizar la infraestructura basada en la nube para monitorear la salud y hacer los ajustes necesarios.
Como esta tecnología relativamente nueva se agrega a las cajas de herramientas con la que los investigadores pueden ahora trabajar. Rápidamente se está combinando con otras relativamente nuevas tecnologías así como tecnologías establecidas más antiguas que están mejorando constantemente. Por ejemplo, las técnicas de micromecánica están compitiendo con las técnicas de deposición como una alternativa de fabricación competitiva
Justo a tiempo
Combinado con otras tecnologías nuevas vitales, esta tecnología puede llegar justo a tiempo. Por ejemplo, la capacidad relativamente nueva de LED ultravioleta fab y láseres de silicio han abierto la puerta para procesadores genéticos que pueden aceptar muestras que contienen ADN y fluorescerlas para revelar sus estructuras internas. Esto hace posible tener un sistema de identificación genética que pueden usar células de la piel exfoliadas libremente para verificar la identidad. En lugar de firmar un estado de cuenta de tarjeta de crédito (que fácilmente se puede falsificar) o ingresar información de que se puede obtener fácilmente (como el código postal), un sistema de verificación real y mucho más difícil engañar puede ayudar a detectar y eliminar el fraude.
Las ramificaciones de cumplimiento de ley también son posiblemente grandes. Los investigadores de la escena del crimen pueden usar los laboratorios de tamaño de bolsillo para procesar las muestras, crear códigos de índice de marcadores genéticos (que puede usarse para buscar en una base de datos) y proporcionar información crítica que solía tomar días ubicar. Esto podría permitir que el cumplimiento de la ley tomara determinaciones mucho más rápido sobre un sospechoso.
Posiblemente la aplicación más utilizada para esta tecnología podrían ser dispositivos médicos en tiempo real implantables. En un mundo donde estamos en constante contacto con miles de sustancias y agentes "probablemente carcinogénicos", la detección de las células cancerígenas en tiempo real y la neutralización basada en la tecnología de dichas células podría poder realizarse en un futuro no muy lejano.
Ya agencias de vigilancia de salud como los CDC, los NIH, AMA y otros han proyectado un 20 por ciento de aumento en las tasas de cáncer en los próximos 20 años. Con los miles de compuestos no probados a los que estamos expuestos diariamente de ingerida, inhalar y tener contacto, todos hemos estado expuestos a carcinógenos conocidos así como también "probable" carcinógenos. Por ejemplo, antioxidantes objetivos y detectados en tiempo real, se pueden liberar a altos niveles cuando un marcador específico se detecta en el torrente sanguíneo, nunca permitiendo desarrollar una dolencia potencialmente mortal. Ya, un Kit de células tumorales circulantes está disponible para detección precoz. Esto aumenta las tasas de supervivencia en casos de cáncer de mamas, próstata y colorectal, por nombrar algunos.
Por supuesto, cada martillo puede ser usado para el bien o para el mal, y esta tecnología tiene esta capacidad. Como parte del desarrollo del ámbito de mejoras cibernéticas, los procesadores implantables dentro de soldados, por ejemplo, podrían elevar los niveles de adrenalina lo que aumenta la fuerza. Otros compuestos y medicamentos pueden hacer que los soldados sea más conscientes y perceptivos. La inyección automática de analgésicos podría permitirles luchar más después de ser herido.
Otras preocupaciones implican el trabajo de hackers remotos de dispositivos médicos implantados que dispensan fármacos altamente concentrados. El cifrado y la seguridad es un deber en todo nivel o saltos de comunicaciones. Si bien la mayoría de las personas no tendrán la capacidad de alguien de hackear los dispositivos médicos implantados de alguien más, existen aquellos que pueden. De hecho, con este tipo de tecnología, incluso asesinatos remoto son posibles.
Esto puede parecer ciencia ficción futurista (como escenario), pero estamos más allá de lo que uno podría pensar. Hace una década, una subvención DARPA condujo al desarrollo de un chip único (o dispositivo basado en substrato), que podría aceptar una muestra genética, fluorescerlas, analizarlas e informar sobre los principales marcadores genéticos.
Los fundamentos de esta tecnología están disponibles hoy para que cualquiera experimente con ellas. Revise el desarrollo en chip y plataformas de demostración para esta tecnología de STMicroelectronics Lab. La Agency for Science Technology and Research (A*Star) y Veredus Laboratories se asociaron con ST para proporcionar el primer biochip en el mercado de diagnóstico molecular que puede identificar 13 diferentes enfermedades tropicales importantes a partir de una sola muestra de sangre.
Como hemos visto con pandemias como el brote de Ébola, la rápida detección y contención de la propagación son nuestras mejores estrategias. Pero esta tecnología no solo se puede usar ni se usará en la detección de enfermedad. La impresión de chorro de tinta siempre puede aprovechar una resolución y eficiencia mayores.