Tema 2.
Introducción
Revolución invisible: proceso de convergencia y potencia
¿Has oído hablar de la obsolescencia tecnológica? ¡Exacto! Es la necesidad de cambiar constantemente un producto por otro nuevo, aunque sea todavía funcional. Por ejemplo, tu teléfono celular cada año, o por lo menos cada dos por un modelo más reciente.
¿Una de las razones? Tendrás un teléfono inteligente con mayor velocidad, más almacenamiento y una mejor cámara fotográfica. En tu mano o bolsillo tienes una de las revoluciones tecnológicas más sorprendentes y que pasan inadvertidas ante nuestros ojos: nanotecnología aplicada a la microelectrónica. Gracias al desarrollo de transistores y chips más pequeños, los investigadores han podido potenciar la utilización de dispositivos electrónicos como celulares, tabletas, computadoras portátiles y los tan mencionados wearables, haciéndolos más pequeños, veloces y con mayor capacidad de almacenamiento en corto tiempo. Debido al creciente apoyo de I+D cada año hay miles de competidores tecnológicos que mejoran las versiones anteriores de los aparatos, volviéndolos más llamativos para el consumidor.
De acuerdo con Nanotechnology Products Database (NPD) (2018) en la actualidad existen más de 8,142 mil productos que han sido fabricados a partir de la nanotecnología, 1903 compañías que se dedican a la investigación y fabricación de productos y, 56 ciudades desarrollando I+D de este tipo. Navega por la siguiente página de NPD para conocer más información sobre esta tecnología revolucionaria, haz clic en: http://product.statnano.com/
Fuente: NPD. (2018). Introduction. Obtenido de http://product.statnano.com/
Imágenes obtenidas solo para fines educativos.
Como podrás percatarte al navegar en la página de Nanotechnology Products Database (NPD), la nanotecnología es de uso comercial y se emplea a diario en agricultura, automóviles, construcción, cosméticos, electrónicos, medio ambiente, comida, productos de limpieza, productos para el hogar, medicina, petróleo, productos de impresión, energías renovables, deportes, fitness y en el área textil. Debido a que el número de patentes en nanotecnología crece año con año, esta tecnología se revela como un "nuevo paradigma tecnológico que ofrece un cambio radical en la solución de problemas tecnológicos y que suscita una nueva ola de procesos, productos, sistemas sociales y organizacionales" (Guzmán, Acatitla, Brown, 2017).
Preguntas detonadoras o de reflexión:
- ¿Cuál es la convergencia que genera la nanotecnología?
- ¿Cuáles son las perspectivas de crecimiento de la nanotecnología?
- ¿Qué necesitan las empresas para ser punteras en el esta revolución?
Estado del arte
"Un nanómetro es un millón de veces más pequeño que un milímetro y en él caben cuatro o cinco átomos en fila. En este tamaño trabajan científicos e ingenieros para crear nuevas realidades que parecen sacadas de la ciencia ficción"
-Red Proydesa-
Explicación
2.1 La revolución de la nanotecnología
La fusión de disciplinas y especialidades ha contribuido al desarrollo de la nanotecnología, volviéndose un campo multidisciplinario que comprende ciencias naturales como la biología, química, física, ciencia de materiales y que, está teniendo impactos muy relevantes en la informática, las comunicaciones, microelectrónica, la biotecnología y la medicina. No obstante, esta idea tiene más de cinco décadas dando vueltas por la cabeza de investigadores, innovadores y revolucionarios, ahí tenemos al cofundador de Intel y pionero en semiconductores, Gordon Moore, que mencionó que la potencia tecnológica se dobla cada dos años y a menor coste; denominada desde entonces Ley de Moore.
Haremos un pequeño paréntesis para que comprendas del todo la diferencia entre nanociencia y nanotecnología, para esto utilizaremos las definiciones que propone Mendoza (2018):
Nano
El prefijo nano proviene del latín nanus que significa enano y tiene la acepción de una milmillonésima parte. Por lo que, un nanómetro (nm) es unas mil millonésimas partes de un metro (1/ 1 000 000 000). Para tener una idea de qué tan pequeño es un nanómetro revisa los ejemplos que menciona Takeuchi (2012): el cabello humano mide aproximadamente 75 000 nm; el tamaño del objeto más pequeño que se puede ver a simple vista es de unos 10 000 nm; el diámetro de un glóbulo rojo es aproximadamente de 3 000 nm y; el tamaño en una moneda o en cualquier objeto de oro es aproximadamente de 0.3 nm.
Nanociencia
Es el estudio de los procesos fundamentales que ocurren en las estructuras de un tamaño entre 1 y 100 nanómetros, las cuales se conocen como nanoestructuras y nanomateriales. Estos fenómenos muchas veces no se pueden explicar mediante las leyes de la física clásica, sino que se estudian mediante la mecánica cuántica.
Nanotecnología
Es el área de investigación en ciencia, ingeniería y tecnología que estudia, diseña y fabrica materiales o sistemas a escalas nanoscópicas y les brinda una aplicación. Su auge inició con el desarrollo de nuevas herramientas para estudiar la materia a escala atómica y molecular, siendo el responsable el microscopio de efecto túnel (STM).
Hace una década la nanotecnología pretendía ser la tecnología que terminaría con la recesión, el cambio climático y la crisis del petróleo. Por lo tanto, los gobiernos europeos y estadounidenses invirtieron más de 50 mil millones de dólares en 2009, de acuerdo a la información del Grupo de Acción sobre Erosión, Tecnología y Concentración (2009). Inmediatamente la resistencia comenzó, pues el mundo cuestionó los impactos en salud y los cambios negativos que suscitaría esta tecnología. Pocos se imaginaban que la nanotecnología evolucionaría tan rápido y las patentes se volverían el punto clave y determinante para sobresalir en la industria y la innovación.
En 2010 se calculaba que las tecnologías y productos a nanoescala valían entre 12 mil y 224 mil millones de dólares, lo que llamaba la atención de empresas tecnológicas como IBM, Hewlett-Packard (HP) e Intel. Hoy en día no se ha cuantificado la cifra aproximada que se destina a proyectos de nanotecnología ni se estima la proyección que tiene para los próximos 10 años; sin embargo, se sabe que se invierten cientos de millones de dólares al año a programas como la National Nanotechology Iniciative (NNI) en Estados Unidos.
Simon Viñals, director de Tecnología de Intel, menciona en el El País (2017) que a la nanotecnología le quedan aproximadamente 10 años de vida, aunque las investigaciones sugieren que serán muchos años de vida de esta tecnología, ya que de acuerdo con Ray Kurzweil, director de tecnología de Google y fundador de Singularity University, en Futurizable (2016) aseguró que la nanotecnología es una de las tres tecnologías que más va influir en el futuro de la humanidad.
La nanotecología ha pasado por tres fases, afirma la Organización de Cooperación y Desarrollo Económico (OCDE) (2005). La primera, se dio cerca del 2005 y sólo se aplicaba a productos de ámbito industrial; la segunda, cuando en el 2009 llegó a los mercados tecnológicos y durante el 2010, cuando se extendió a los bienes de consumo. Gracias a la actual convergencia de especialidades científicas y técnicas han surgido combinaciones inesperadas, que continuarán conforme siga avanzando la revolución; por ejemplo, tenemos el caso del Internet de las cosas, que mudará al Internet de las nanocosas debido a que tendremos en nuestro cuerpo nanopartículas que emitirán señales que monitorearán la salud, los hogares y las ciudades, entre otros elementos que iremos descubriendo y creando.
Teniendo en cuenta la información de la página de NDP (2018) los países pioneros en nanotecnología son:
Con la creciente evolución de las patentes en nanotecnología es imperativo cuestionarse qué proyectos de I+D están revolucionando la forma en que vivimos, revisar los impactos que esta tecnología está generando y las opciones de inversión a corto, mediano y largo plazo. Entre algunos de los proyectos que se están investigando se encuentran:

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Nanotecnología |
Implementación |
Países o Universidades implicadas |
Laboratorios de tecnología molecular |
A través de nanopartículas de oro con anticuerpos que llegan hasta las células cancerígenas y dan distintas órdenes para curar peligrosos tumores. "Esas nanopartículas localizan las células cancerosas y liberan una sustancia muy tóxica (DOX) exactamente dentro del tumor. El diagnóstico es muchísimo mejor y los efectos secundarios inexistentes" |
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Proyecto Bloostar |
Enviar al espacio a personas que volverán a la Tierra sanas y salvas tras vivir una experiencia espacial. |
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Nanorobots |
Combatir enfermedades desde el interior del cuerpo al actuar como diminutos cirujanos que tienen la capacidad de adentrarse en cualquier órgano y operar internamente. |
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Enlistar los más de 8,000 mil proyectos que implican tecnología abarcaría la mayor parte del tema, por lo que te sugerimos revisar la siguiente página: https://futurizable.com/nanotecnologia para conocer más proyectos y aplicaciones.
Patentes, ¿necesarias en nanotecnología?
Esta información es de mucha relevancia para agentes de cambio, innovadores, emprendedores, líderes y empresarios que desean colocar el producto más innovador en el mercado. Imagina que acabas de desarrollar nanorobots que detecten las primeras células cancerígenas. ¡Hay buenas noticias! Es necesario patentar tu innovación, preferentemente a través de la legislación internacional de patentes o en tu país.
Para más información sobre las patentes en nanotecnología visita: https://innovadores.larazon.es/es/not/nanotecnologia-en-el-mundo-de-las-patentes
La ley dice así:
"Las invenciones nanotecnológicas son invenciones por selección. Dichas invenciones presentarán novedad y actividad inventiva siempre y cuando las invenciones a nanoescala presente propiedades sorprendentes en el subrango seleccionado en comparación con el estado de la técnica.
A escala nanométrica, los materiales pueden exhibir propiedades físicas, químicas y biológicas inusuales y distintivas, que difieren en aspectos importantes de los materiales en bruto y de los átomos o moléculas aislados. A escala manométrica imperan las leyes de la física cuántica y aparecen nuevas fascinantes propiedades físico- químicas que avalan la actividad inventiva de los materiales".
Innovadores, 2018
Para mayor información sobre las patentes en nanotecnología visita:
https://innovadores.larazon.es/es/not/nanotecnologia-en-el-mundo-de-las-patentes
2.2 Autoensamble: un futuro indeformable
La nanotecnología produjo cambios que están revolucionando la forma en la que vivimos, pero también ha descubierto la necesidad de reinventar la forma en que las cosas se crean, se organizan y se fabrican. Bajo esta premisa se han creado nuevas herramientas y materiales inteligentes que están cambiando la forma en la producción de objetos de nuestra vida cotidiana.
Estamos en el punto clave que esta cambiado la forma en que se fabrican y manufacturan proyectos a gran escala, ahora es posible armar una silla o construir un edificio sin necesidad de utilizar las manos.
A lo anterior, se le conoce como autoensamble o self-assembly. Este término se conoció gracias a la ramificación que existe en el departamento de arquitectura del Massachussets Institute of Technology (MIT), "donde se experimentan y exploran formas de autoensamblaje que eran imposibles de imaginar y que ahora son posibles gracias a las tecnologías y descubrimientos que permiten la programación de ciertos materiales y elementos". Revisa los ejemplos que ha realizado el MIT en la siguiente página: https://selfassemblylab.mit.edu/
Podcast. 4D se imprime y se ensambla automáticamente con Kristina Shea.
Fuente: Formlabs. (2018, 5 de abril). The Digital Factory Podcast #8: 4D printing and self-assembly with Kristina Shea [Archivo de video].
Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=1GKW66_4x8A&t=16s
Al contrario de lo que se piensa, el autoensamblaje no es exclusivo de proyectos a gran escala, también aplica para lo nano. El caso concreto y más sonado es el de poder seleccionar genes basados en el autoensamblaje guiado por ADN. Un sueño de ciencia ficción ya en los laboratorios del mundo. La idea de fabricar materiales usando procedimientos de autoensamblaje proviene de la biología molecular, donde máquinas moleculares muy complejas se autoensamblan sin ningún control externo. Una de las maravillas de autoensamblaje más conocida y desapercibida por los seres humanos, es el cuerpo humano; a a partir de una célula inicia toda una vida.
El autoensamblaje es la cuarta fase de la nanotecnología, ya que es el futuro que le preside a la actual industria. Su objetivo es construir automóviles indeformables ante accidentes o construir aviones ligeros que sean capaces de planear y aterrizar, en caso de algún fallo mecánico. Su auge se proyecta en 2030, pues esta técnica está en desarrollo. El objetivo del autoensamblaje es buscar que a partir de una simple instrucción las cosas se ensamblen solas y en lugar de tener empresas de manufactura tendremos industrias autoensambladoras de chips para computadoras, tabletas y celulares, entre otros desarrollos. ¿Aterrador o maravilloso? Sin duda, un gran paso para la humanidad. No obstante, habrá que definir cuáles serán los trabajos del futuro para minimizar el golpe y prepararnos para tener una vida más duradera y de calidad.
¿Qué son los nanomateriales?
"Lo nano está llevando progresivamente hacia los metamateriales, es decir, materiales inteligentes que poseen propiedades que no tienen forma natural. [Lo anterior genera, por ejemplo,] que las armas sean más ligeras, móviles, inteligentes y precisas, y en última instancia [da] por resultado sistemas que pueden autorreplicarse y ensamblarse" (Schwab, 2017).
Video. Nanotecnología y nanomateriales.
Fuente: El futuro es apasionante. (2016, feb.). ¿Por qué nanotecnología cambiará nuestras vidas? [Archivo de video].
Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=fqyjpAOMngQ
2.3 Computación cuántica
La computación cuántica no es sustituir tu computadora portátil por otra más veloz e inteligente. La computación cuántica es en sí una tecnología revolucionaria que ha estado presente desde el siglo XX. Y en 2015 IBM, Microsoft y Google empezaron a tomar cartas en el asunto y apostar por el desarrollo de este paradigma. Google, al final del 2017 logró llegar a los 49 qubits, es decir, logró desarrollar una computadora que puede realizar varias operaciones simultáneas sobre un único qubit.
Si piensas un momento en la cantidad de datos que estamos generando cada minuto con búsquedas en Google o en las redes sociales, así como la gran cantidad de nuevos problemas a los que buscas solución inmediata, te percatarás de que la computación clásica tiene límites que no permiten dar solución a las problemáticas que, nosotros mismos estamos creando.
La computación cuántica supone la superposición de estados con el ejemplo del gato de Schrödinger, quien está vivo y muerto a la vez, por lo que, del bit tradicional pasamos al qubit. La superposición de estados es la que permite manejar cantidades inimaginables de datos y procesarlos, todos al mismo tiempo en estado apagado y encendido. Te invito a que revises el siguiente artículo de Xataka (2018) para revisar qué es, de dónde viene y qué ha conseguido la computación cuántica, haz clic en: Computación cuántica: qué es, de dónde viene y qué ha conseguido
En el mundo de lo nano hay límites físicos que están experimentando los investigadores y científicos como los efectos cuánticos y la disipación de calor. El primer límite de lo nano es la aparición de efectos cuánticos, esto significa que, la materia a pequeña escala se rige por leyes diferentes y una partícula atraviesa una barrera de potencial. El segundo busca optimizar velocidad respecto a calor.
En cuanto a seguridad la computación cuántica es rapidez, ya que es ambivalente puede descifrar una contraseña muy rápido, en menos de un segundo y encriptar millones de datos, lo que podría reformular el esquema de seguridad actual. Las empresas de tecnología punteras se encuentran en una lucha por construir un computador cuántico, lo que no es nada sencillo hasta el momento ya que requiere de cientos elementos a los que no todos tienen acceso. Así que, se pronostica que esta tecnología tardará en llegar a los hogares más de 10 años, sin embargo, de lo que estamos seguros es que hay ya una nueva especialidad a la que pocos han volteado a ver: los programadores de computación cuántica.
Por lo tanto, cuando hablamos de que este avance está modificando la forma de vida del ser humano, no solo en la medicina y en la programación, sino en las competencias que necesitarán los futuros profesionales y empleadores, pues ya necesitamos especialidades enfocadas a la programación de ordenadores cuánticos. En definitiva, la computación cuántica es de gran importancia para la inteligencia artificial, la seguridad, la criptografía y para generar nuevos conocimientos para los profesionistas del futuro, Google se encuentra asechando su encuentro, ¿será el primero en conseguirlo o un mito más que archivar?
Retos ante la nanotecnología
Los siguientes retos se han proyectado y adaptado con base en los retos que enfrentará la biotecnología en los próximos cinco años:
- Invertir en la creación y fortaleza de laboratorios I+D para promover la competitividad de los países.
- Apoyar la inversión privada y pública, ya que está comprobado que existe una correlación entre el gasto privado en I+D y el número de patentes que se generan, de acuerdo con Berzal, emprendedor químico que dirige Nanoconecta y Nanoinnova.
- Garantizar el acceso al mercado a los productos nanotecnológicos, este es uno de los mayores retos, ya que muchos proyectos o patentes solo captan capital y hacen I+D, pero no dan el siguiente paso.
- Desarrollar la mentalidad de capital de riesgo, hay que dejar atrás la visión de invertir para recuperar mañana. Si quieres tener más información, te sugiero comenzar a leer el libro: "Four: El ADN secreto de Amazon, Apple, Facebook y Google". El segundo capítulo, Amazon explica porque esta habilidad será necesaria de ahora en adelante.
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Crear estrategias de convergencia entre ciencia, empresa y universidad. Trabajar en desarrollar dar solución a la fórmula:
Filantropía + Ganancia + Aprendizaje = Innovación.
- El científico obtiene el conocimiento del mercado para alcanzar una vía competitiva y los canales para que el valor añadido llegue a las personas.
- La empresa obtiene la alta calidad científica.
- Los estudiantes el aprendizaje de ambos mundos y creatividad estratégica.
- Gestionar la propiedad intelectual, revisando el cómo y el dónde.
- Conseguir la certificación de calidad (normas ISO para productos nano) para comercializar productos que aún no han sido clasificados dentro de los nuevos campos de la nanotecnología. Por lo general, esto puede alargar el camino al mercado entre seis meses y un año. Esto es parte de promover procesos sistémicos que favorezcan la rápida inserción de los productos.
- José Roberto Leite' de Divulgación y Formación en Nanotecnología del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (Nanodyf-CYTED), sugiere enseñar nanociencia y nanotecnología desde la educación primaria para conseguir una alfabetización de la sociedad en esta área.
- Divulgar para concientizar e informar, sobre todo para no sobredimensionar los riesgos o las expectativas, añadiendo información relacionada con los impactos sociales, éticos y regulatorios.
- Seguridad desde la concepción de los nanomateriales, para proporcionar a las empresas una gestión de riesgo más rentables desde las primeras fases del desarrollo de un producto.
- Revisar cómo se pondrá en práctica la autorregulación normativa y derecho en la globalización.
- Será importante comenzar a formar a los nuevos abogados en el estudio de la legislación y reglamentación de las actividades tecnológicas y sus riesgos, así como el estudio de los principios jurídicos, la doctrina y la jurisprudencia.
Lo anterior son retos que México necesita trabajar, sobre todo, porque hay que apoyar la ciencia y el conocimiento para sentar las bases de una estrategia que genere una economía basada en innovación. Como te has dado cuenta, todo está cambiando, la forma en qué pensamos sobre la tecnología y el cómo la aplicamos, por lo que el mundo está en transición y hay que ser flexibles y muy astutos al momento de mover una pieza en favor de la tecnología, previendo cada movimiento interdisciplinar.
Uno de los retos más importantes que tienen las tecnologías de la actual revolución industrial es priorizar los derechos humanos, por encima del lucro. Más adelante revisaremos los riesgos de dimensión socioeconómica y el impacto de las nuevas tecnológicas en la calificación del trabajo y la concentración económica.
Recursos
Los siguientes recursos son materiales de apoyo adicionales al contenido del curso; al entrar a cada sitio deberás considerar los términos y condiciones que rigen al mismo.
Lecturas
Lecturas obligatorias:
- Schwab, Klaus. (2017). The Fourth Industrial Revolution. Estados Unidos: The Crown Publishing Group. Edición de Kindle.
Chapter 2. Drivers. - Nanotechnology Products Database. (2018). Introduction. Obtenido de http://product.statnano.com/
- Suazo, Blanca. (2018). Nanotecnología en México. Recuperado de https://www.gestiopolis.com/nanotecnologia-en-mexico/
- MUNCYT. (2017). Nanotecnología. Publicaciones Cuadernos Experimenta. Obtenido de http://www.muncyt.es/stfls/MUNCYT/Publicaciones/cuaderno_experimenta_nanotecnologia.pdf
- Revisa el siguiente artículo y después realiza una búsqueda en Internet para comprobar cuáles son las aplicaciones actuales del grafeno y cómo ha pasado de ser un material en desarrollo a estar revolucionando los materiales (no olvides modificar la búsqueda para obtener resultados de este año:
- El Mundo. (2012). Grafeno, el material del futuro. Obtenido de http://www.elmundo.es/elmundo/2012/04/13/nanotecnologia/1334331314.html
Lecturas recomendadas:
- Ted Talks IBM. (2016, nov.). El paso siguiente en nanotecnología por Tulevski, George [Archivo de video]. Obtenido de https://www.ted.com/talks/george_tulevski_the_next_step_in_nanotechnology?language=es#t-429940
- Telefónica Fundación. (2018). Nanotecnología: Innovación tecnológica y transformación digital social en I-Europa. Obtenido de https://nanotecnologia.fundaciontelefonica.com/
- Xataka. (2018). Computación cuántica: qué es, de dónde viene y qué ha conseguido. Obtenido de https://www.xataka.com/ordenadores/computacion-cuantica-que-es-de-donde-viene-y-que-ha-conseguido
Cierre
En conclusión, el futuro de la tecnología radica en la multidisciplinariedad y en la justicia. Las sociedades desarrolladas deben apoyar a las menos desarrolladas para trazar planes que involucren a toda la población: de nada sirve tener ciudades conectadas y desarrollar grandes documentos de investigación, si al final, se propicia la fuga de cerebros por falta de oportunidades, no se garantiza la educación básica o el acceso a una vida digna. Por otro lado, es necesario iniciar una transición a un mundo donde converjan máquinas y humanos, para poder interactuar sin causar conflictos o generar temor al cambio, sobre todo, porque de ahora en adelante, el cambio en el mundo se dará minuto a minuto.
Checkpoint
Asegúrate de comprender:
- La importancia de la revolución nanotecnológica y sus implicaciones.
- Los campos de acción de nanotecnología y el autoensamblaje.
- Los retos de la nanotecnología, el autoemsamble y la computación cuántica.
Referencias
- Nanotechnology Products Database. (2018). Introduction. Recuperado de http://product.statnano.com/
- Guzmán, Alenka; Acatitla Romero, Edgar; Brown Grossman, Flor. Convergencia de innovación en el nuevo paradigma tecnológico denanotecnología entre países (Convergence of innovation in the nanotechnology paradigm across countries). Contaduría y Administración, [S.l.], v. 63, n. 1, p. e12, nov. 2017. ISSN 2448-8410. Recuperado de http://www.cya.unam.mx/index.php/cya/article/view/1338.
- Schwab, Klaus. (2017). The Fourth Industrial Revolution. Estados Unidos: The Crown Publishing Group. Edición de Kindle.
- El País. (2017). La carrera por hacer el chip más pequeño del mundo. Recuperado de https://elpais.com/elpais/2017/04/06/talento_digital/1491478189_608330.html
- Mendoza, S.M., (2018). Nanociencia y nanotecnología en carreras de ingeniería. Educación en Ingeniería, 13(25), pp. 117-122, Febrero, 2018.
- Takeuchi, Noboru. (2012). Nanociencia y nanotecnología: la construcción de un mundo mejor átomo por átomo. México: Fondo de Cultura Económica.
- Futurizable. (2016). Lo pequeño es hermoso. Recuperado de https://futurizable.com/nanotecnologia
- Martin, E. (2018). Los retos de la ciencia en el 2019, según Nature. Recuperado de https://www.burgosconecta.es/sociedad/ciencia/retos-ciencia-2019-20181227144453-ntrc.html
- Innovadores. (2018). Nanotecnología en el mundo de las patentes. Recuperado de https://innovadores.larazon.es/es/not/nanotecnologia-en-el-mundo-de-las-patentes