Comunicación molecular: inspirada en la red de comunicación biológica

En el blog anterior hablamos de las diferentes categorías de Comunicación Óptica que utilizan luces LED para la transmisión de datos, conocida como “Light Fidelity”. En este blog vamos a discutir otra tecnología próxima en el campo de la comunicación llamada Comunicación Molecular.

Hasta la fecha, los métodos y formas de comunicación utilizan ondas electromagnéticas y acústicas, cables de cobre, fibras ópticas y otros componentes. Sin embargo, existe una forma más de comunicación que muchos de nosotros desconocemos. La comunicación que ocurre en un sistema biológico. Todos los sistemas biológicos son redes de elementos intercomunicados a todos los niveles: moléculas, células, tejidos, organismos, poblaciones, microbiomas, ecosistemas, etc.

El conocimiento de este método de comunicación de los sistemas biológicos se convirtió en el base para la invención de esta nueva tecnología de comunicación llamada Comunicación Molecular.

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¿Qué es? ¿Comunicación molecular?

La comunicación molecular es una estrategia de diseño de nanoredes que trabaja hacia el diseño y control reales de sistemas de comunicación a nanoescala. Es el mecanismo de comunicación entre las Nano máquinas a corta distancia (decenas de micrómetros) que utiliza la presencia o ausencia de un tipo seleccionado de molécula para codificar mensajes digitalmente.

La comunicación molecular sería útil en comunicación dentro de redes de túneles, tuberías o entornos submarinos impredecibles. La comunicación electromagnética es un desafío en los entornos mencionados anteriormente debido a limitaciones como la relación entre el tamaño de la antena y la longitud de onda de la señal electromagnética.

La comunicación molecular se realiza transmitiendo la información a través de moléculas al destino especificado. Esta tecnología tiene ventaja en todos los mecanismos a nivel celular y subcelular que ya utilizan la emisión de moléculas para la comunicación.

Principio Básico de Funcionamiento

La Nano red es la interconexión de nanomáquinas. Las nanomáquinas son dispositivos o componentes a nanoescala creados biológica o artificialmente que son capaces de realizar sólo tareas muy simples de computación, detección o actuación en su entorno muy cercano. Estos son como bloques de construcción que cooperan para realizar tareas más complejas y compartir información local diferente. Las nanomáquinas se podrían dividir en dos categorías:

Nanomáquinas biológicas

Nanomáquinas artificiales

La comunicación molecular consta de nanomáquinas emisoras, nanomáquinas receptoras y moléculas portadoras. , moléculas de información y el entorno en el que operan. Los emisores y receptores son máquinas Bio-Nano creadas biológica y artificialmente que tienen la capacidad de emitir y capturar moléculas de información. Los transportistas transfieren los datos de información del remitente al receptor. Los portadores en este sistema son motores moleculares, hormonas o neurotransmisores. Dado que la comunicación molecular funciona en el sistema biológico, la información que se debe transportar son proteínas, iones o ADN. El medio ambiente es la solución acuosa que se encuentra dentro y entre las células.

Las 5 fases en el funcionamiento de la comunicación molecular se detallan a continuación:

Codificación – Es la fase en la que la máquina Bio-Nano fuente o emisora ​​codifica la información en moléculas de información que es detectada por la máquina Bio-Nano receptor.

Envío – Es la fase mediante la cual una máquina bio-Nano emisora ​​emite estas moléculas de información al medio ambiente. Se realiza desvinculando las moléculas de información de la bio-Nano máquina emisora.

Propagación: la propagación es un método común que está presente en todas las tecnologías de comunicación. La propagación es la fase en la que la información pasa del origen al destino. Esto es similar a la comunicación molecular, donde las moléculas de información se mueven desde la máquina Bio-Nano emisora ​​a través del medio hasta la máquina Bio-Nano receptor.

Recepción: como lo implica el Es decir, es la fase en la que la máquina Bio-Nano receptora captura las moléculas de información que se propagan en el entorno de las máquinas Bio-Nano.

Decodificación – La codificación y la decodificación son las Fases más importantes en los métodos de comunicación. En la comunicación molecular, durante la decodificación, la máquina Bio-Nano del receptor captura las moléculas de información y decodifica las moléculas recibidas en una reacción química.

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Aplicaciones

Esta comunicación es un concepto completamente nuevo y potencialmente permitiría muchas aplicaciones nuevas en la bionanotecnología. Algunas de las posibles F Los usos futuros de la comunicación molecular son:

Tecnología de la información: esta tecnología de comunicación puede ayudar a avanzar en los sistemas eléctricos actuales basados ​​en silicio integrando en ellos las máquinas Bio-Nano para la comunicación. . Por ejemplo, en el futuro el móvil podría tener estas máquinas Bio-Nano para el análisis en chip de señales bioquímicas recibidas del cuerpo humano en forma de sangre y sudor.

Sistema de administración de fármacos – El uso más prometedor de esta técnica de comunicación se está viendo en el campo médico. La comunicación molecular puede proporcionar portadores de fármacos y también mecanismos para administrar fármacos de una manera que sea amigable para los sistemas biológicos. Los emisores de máquinas Bio-Nano podrían implantarse en el cuerpo humano para emitir fármacos o ADN.

Sistemas microelectroquímicos: este dominio tiene como objetivo desarrollar sistemas a pequeña escala como Lab-on- Una papa. Lab-on-a-chip es la tecnología emergente que integra el análisis bioquímico y operaciones de síntesis, como el análisis celular y el diagnóstico sanguíneo, en un pequeño chip. Proporciona funcionalidades como la manipulación de moléculas en un solo chip, como el transporte de moléculas a ubicaciones específicas, mezclar dos tipos de moléculas entre sí y separar un tipo particular de molécula de una mezcla.

Medio ambiente y Fabricación – Aunque no existe ningún sistema probado para ello. Pero los científicos planean utilizar esta tecnología para monitorear el medio ambiente con diferentes propósitos, como control de desechos, control de la contaminación, calentamiento global, etc. Incluso están experimentando formas de encontrar su uso en la industria manufacturera para la formación de patrones y estructuras.

Esta tecnología es un paradigma completamente nuevo en el campo de las comunicaciones. Se están realizando investigaciones para conocer su aplicación positiva en diferentes ámbitos. La medicina es un campo seguro que se beneficiará porque es de naturaleza biológica y nano. Dado que todos somos conscientes de que la nanotecnología es una parte inseparable del futuro y que la tecnología molecular consiste en la comunicación entre nanomáquinas, creo que pronto tomará un ritmo en su desarrollo y pronto podremos ver los sistemas que la utilizan.

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