Qué es Internet of BioNano Things y sus aplicaciones

El Internet de las Cosas es uno de los ámbitos tecnológicos y de investigación que más está evolucionando en la última década. Cada vez se conectan más dispositivos de toda índole y cada vez la capacidad de cómputo de esos dispositivos los hace todavía más inteligentes. Gracias a estos avances tenemos el Edge Computing, por ejemplo, y grandes desarrollos basados en inteligencia artificial que relacionan el IoT con el Cloud Computing. Y ahora llega el el IoBNT (Internet of Bio-Nano things).

Las «cosas» a las que se refiere IoT son, principalmente, máquinas y objetos interconectados con ciertas capacidades de procesamiento que sirven para llevar Internet a muchos dominios de aplicación. La investigación y el desarrollo siguen adelante para dispositivos IoT generales, pero hay otros muchos dominios en los que se necesitan «cosas» muy pequeñas, ocultas y no intrusivas.

Precisamente, el Internet of Bio-Nano things es un concepto que evoluciona y mejora el IoNT (Internet of NanoThings), que está basado en la interconexión de dispositivos a nanoescala. IoNT surgió del estudio de nanomateriales como el grafeno, pero para muchas aplicaciones, sobre todo del campo de la salud o el estudio de la contaminación, la naturaleza artificial de esos dispositivos IoNT puede ser perjudicial y provocar efectos no deseados.

Por eso, IoBNT es un paradigma bastante novedoso que deriva de las herramientas de biología sintética y nanotecnología que permiten la ingeniería de dispositivos informáticos biológicos integrados. Esta tecnología permitiría aplicaciones tales como las redes de detección y actuación en el interior del cuerpo humano o el control ambiental de agentes tóxicos y la contaminación. El IoBNT implica un cambio de paradigma en la comunicación y la ingeniería de redes y surgen nuevos desafíos para desarrollar técnicas eficientes y seguras para el intercambio de información, interacción y redes dentro del dominio bioquímico.

Aplicaciones del IoBNT

Como decíamos, las características de los dispositivos de nanoescala pueden ser perjudiciales para algunos entornos de aplicación como el interior del cuerpo o los ecosistemas naturales. Por su naturaleza artificial, se basan en materiales sintetizados, circuitos electrónicos e interactúan a través de comunicaciones electromagnéticas, podrían provocar efectos no deseados en la salud o contaminar el ambiente en el que se integren.

Por esos motivos se busca una nueva dirección de investigación en la ingeniería de dispositivos y sistemas a nanoescala en el campo de la biología, combinando la nanotecnología con herramientas de la biología sintética para controlar, reutilizar, modificar y rediseñar, en cierta medida, las células biológicas.

Existen muchas posibles aplicaciones para IoBNT, pero podemos resumirlas en tres grandes categorías:

  • Detección y actuación en el interior del cuerpo. Los dispositivos IoBNT son capaces de recolectar información relacionada con la salud y transmitirla a un proveedor de atención médica externo a través de Internet. Las posibilidades de estas aplicaciones son enormes si los dispositivos son capaces de ejecutar ciertas tareas como, por ejemplo, la síntesis y liberación de medicamentos.
  • Control de conectividad intracorporal. En estas aplicaciones, los dispositivos IoBNT se encargarían de reparar o evitar fallos en las comunicaciones entre nuestros órganos internos. Por ejemplo, se encargarían de «supervisar» y realizar el «mantenimiento» en los sistemas endocrino y nervioso, donde surgen muchas enfermedades difíciles de tratar.
  • Control y limpieza ambiental. Los dispositivos IoBNT se desplegarían en el medio ambiente, por ejemplo, en un ecosistema natural, y serían utilizados para verificar la presencia de agentes tóxicos y contaminantes. Una vez identificados, podrían encargarse de transformar esos agentes contaminantes mediante técnicas de descontaminación, análogas a las que se utilizan actualmente para, por ejemplo, limpiar derrames de petróleo por medio de bacterias.

Ejemplos de uso de los dispositivos IoBNT

En el cuerpo humano. Las bacterias E.Colli verifican la condición de los intestinos midiendo parámetros como la acidez, la indigestión y la posibilidad o nivel de infección. Para comunicarse con estas bacterias se insertan en el cuerpo pequeños chips electrónicos que harán las funciones de nodos para monitorización de las bacterias, nanorouters para emitir comandos a los nodos, e interfaces Nano-Micro para comunicarse con los dispositivos externos fuera del cuerpo.

Salud pública. Para medir los niveles de toxicidad de nuestras ciudades se emplean células capaces tanto en aguas residuales como en la atmósfera. Esas células integran pequeños electrodos que se utilizan para detectar su propio estado y enviar toda la información sobre la toxicidad a un dispositivo externo que procesará los datos.

Agricultura inteligente. Esta es otra aplicación interesante, ya que tiene aplicaciones que ayudan en el control de enfermedades en cultivos. Para ello se utilizan células conectadas capaces de resistir a los parásitos de las plantas y otros microorganismos que causan las enfermedades. De esta manera, es posible detectar un brote y tomar medidas a tiempo.