Avances Tecnologicos

Atrapan múltiples longitudes de ondas de luz en un solo chip

2011-05-22T16:07:00.000-07:00

Científicos norteamericanos han conseguido atrapar múltiples longitudes de ondas de luz en un solo chip, abriendo así nuevas posibilidades a las comunicaciones ópticas. Por el momento, han logrado atrapar las ondas de luz que van desde el rojo al verde, pero el objetivo de estos investigadores es atrapar una longitud de onda más amplia, que abarque del rojo al azul. Quieren atrapar el arco iris entero, según explican. La luz viaja en general muy rápidamente, pero las estructuras que crean la banda ancha pueden reducirla de forma significativa, añaden. "Es como si se pudiera sostener la luz en una mano".

Uno de los retos que la comunidad científica aún no ha logrado superar es detener la luz por completo. Por ello, son muchos los investigadores que estudian los mecanismos que permitan captar ondas de luz y reducir su velocidad o incluso pararla totalmente.

Uno de estos investigadores es el joven ingeniero eléctrico Qiaoqiang Gan, de la Universidad de Buffalo de Nueva York, que trabaja desde hace años en esta línea con el objetivo de reducir las ondas de luz y conseguir así grandes avances en el campo de las comunicaciones ópticas, tal y como recoge este comunicado emitido por dicha universidad.

Junto con Gan, un equipo formado por los ingenieros eléctricos y químicos, Filibert Bertoli, Yongkang Gao, Yujie Ding, Kyle Wagner y Dmitri Vezenov, todos ellos de la Universidad de Lehigh, tratan de demostrar que todas las longitudes de ondas de luz se pueden ralentizar empleando un tipo de materiales que ellos mismos han desarrollado.

Estructuras capaces de frenar la luz

Según el comunicado emitido por la Universidad de Buffalo, la mayoría de los planteamientos anteriores habían señalado que la luz sólo se puede frenar sobre una gama estrecha de longitudes de ondas de luz. Pero Gan y su equipo han dado un paso adelante en este sentido, y mediante el desarrollo de una estructura metálica con ranuras en forma de rejilla han sido capaces de parar o detener las ondas de luz en un rango de longitud de onda muy amplia. De esta forma, han abierto la puerta a la posibilidad de controlar las ondas de luz en un chip.

Este logro, del que se hace eco Eurekalert, había sido previsto antes únicamente por estudios teóricos sobre metamateriales. Los resultados obtenidos resultan prometedores para la mejora del almacenaje de datos, del procesamiento de datos ópticos, de células solares y de sensores biométricos, entre otras tecnologías.

Por el momento, los científicos han logrado atrapar las ondas de luz que van desde el rojo al verde. “Ahora estamos concentrados en atrapar una longitud de onda más amplia, que abarque del rojo al azul. Queremos atrapar el arco iris entero”, avanza Gan.

El arco iris es un fenómeno óptico que presenta, en forma de arco de bandas concéntricas, los siete colores elementales, y que está causado por la refracción o reflexión de la luz solar en el agua pulverizada, generalmente perceptible en la lluvia.

Estos colores a los que se refiere la definición anterior son el rojo, el naranja, el amarillo, el verde, el azul, el añil y el violeta, y son producto de la descomposición de frecuencias de la luz.

Capaces de frenar la luz

Las estructuras desarrolladas por Gan y sus colaboradores en su estudio son capaces de atrapar múltiples longitudes de onda de la luz en un solo chip, mientras que los métodos convencionales sólo pueden atrapar una sola longitud de onda en una longitud de onda estrecha.

"La luz viaja en general muy rápidamente, pero las estructuras que crean la banda ancha pueden reducirla de forma significativa", dice Gan. "Es como si se pudiera sostener la luz en una mano."

En un artículo publicado por la revista PNAS, Gan explica que el objetivo final de sus investigaciones es lograr un gran avance en las comunicaciones ópticas de multiplexado, que es la transmisión de información (en cualquier forma) de más de una fuente a través de un mismo medio. Si estas comunicaciones se pueden producir en múltiples longitudes de onda, y los datos ópticos llegan a ser domesticados en longitudes de onda diferentes, se aumentaría el procesamiento y la capacidad de transmisión.

"Por el momento, el procesamiento de datos con las señales ópticas se ve limitado por la rapidez con que la señal puede ser interpretada", dice Gan. "Si la señal pudiera ser más lenta, se podría procesar más información sin necesidad de sobrecargar el sistema", asegura el investigador.

Chips plasmónicos

Esta ralentización se consigue con estructuras nanoplasmónicas, un tipo de material que actúa como freno ante las ondas de luz.

Gan y sus colegas crearon estas estructuras nanoplasmónicas haciendo surcos a tamaño nanométrico y a diferentes profundidades en superficies metálicas, lo que altera las propiedades de los materiales ópticos, explican los investigadores en PNAS.

Estos chips plasmónicos proporcionan la conexión crítica entre la nanoelectrónica y la fotónica, permitiendo a su vez que estos diferentes tipos de dispositivos se integren.

Las propiedades ópticas de las estructuras nanoplasmónicas permiten, según Gan y su equipo, que diferentes longitudes de onda de la luz puedan ser atrapadas en diferentes posiciones, permitiendo potencialmente el almacenamiento de datos ópticos y mejorando la óptica no lineal.

Además, también encontraron que debido a que las estructuras nanoplasmónicas desarrolladas pueden atrapar resonancias de la luz muy lentas, pueden hacerlo a temperatura ambiente, en lugar de a las temperaturas ultra frías que se requieren en las tecnologías convencionales.

Posibles aplicaciones en biomedicina

Reconocido en 2008 por el Ministerio de Educación del Gobierno chino con el premio a estudiantes sobresalientes auto-financiados en el extranjero y con varias patentes y múltiples artículos científicos publicados en diversas revistas científicas, los intereses de investigación de Gan incluyen la nanofotónica, la plasmónica y la biofotónica.

Durante los últimos tres años, el investigador ha pasado gran parte de su tiempo tratando de controlar el movimiento de ondas de luz mediante el uso de plasmones en superficie de películas de metal nanoestructurada, publica la Universidad de Lehigh.

Qiaoqiang Gan está explorando asimismo las aplicaciones de su trabajo tanto en el ámbito de las comunicaciones como en otros campos de la ciencia. Tanto es así, que está estudiando nuevas estructuras nanoplasmónicas que podrían ser de utilidad para investigar células biológicas y biomoléculas, cuyas aplicaciones se centran en el campo de los biosensores y la biomedicina.

Fuente: tendenciasd21

Un nanosatélite buscará mundos alienígenas

2011-05-22T16:05:00.000-07:00

Draper Laboratory y el MIT han desarrollado un satélite del tamaño de una hogaza de pan que llevará a cabo una de las mayores tareas de la astronomía: la búsqueda de planetas similares a la Tierra fuera de nuestro sistema solar—o exoplanetas—que pudieran albergar vida. Se tiene previsto su lanzamiento en 2012.

El "nanosatélite", llamado ExoPlanetSat, lleva consigo instrumentos ópticos de gran potencia y alto rendimiento, así como una nueva tecnología de control y estabilización.

Si bien con anterioridad ha existido una gran cantidad de pequeños satélites, estos se han utilizado normalmente para realizar comunicaciones simples o misiones de observación. "Estamos haciendo algo que no se ha hecho antes", afirma Séamus Tuohy, director de sistemas espaciales en Draper.

ExoPlanetSat buscará planetas midiendo la atenuación de una estrella a medida que un planeta pase en órbita por delante de ella, una técnica llamada observación de tránsito. El detector de luz del satélite tiene dos conjuntos de plano focal—uno para el seguimiento de estrellas y otro para observaciones de tránsito. La medición del cambio en el brillo de una estrella con precisión también permite calcular el tamaño del planeta. Además, al medir la cantidad de tiempo que tarda el planeta en completar su órbita, los investigadores pueden determinar la distancia del planeta a su estrella.

Esta técnica está bien establecida, aunque sólo se utiliza por naves espaciales en órbita mucho más grandes, incluyendo el satélite francés CoRoT, que hizo un importante descubrimiento planetario el año pasado, y el satélite Kepler de la NASA, lanzado en 2009. ExoPlanetSat no pretende sustituir a naves más grandes, sino ser complementario, afirma Sara Seager, profesora de ciencias planetarias y física en el MIT, refiriéndose a que el nanosatélite se centrará en estrellas individuales que las grandes naves espaciales ya han identificado como científicamente interesantes. Mientras que una nave espacial como Kepler observa alrededor de 150.000 estrellas, un nanosatélite como ExoPlanetSat está diseñado para el seguimiento de una única estrella.

Para medir con precisión el brillo de una estrella, los ingenieros deben mantener la nave estable—los fotones entrantes deben golpear la misma fracción de un píxel en todo momento, afirma Seager, quien también participa como científica en el satélite Kepler. "Cualquier disturbio que sacuda a la nave desenfoca la imagen y hace que las mediciones sean inservibles", afirma. "Además, las naves espaciales más pequeñas son más fáciles de mover".

Para controlar con precisión y estabilizar al ExoPlanetSat, Draper y los investigadores del MIT incluyeron una estructura aviónica personalizada y ruedas de reacción genéricas, un tipo de dispositivo mecánico utilizado para el control de actitud, en la base de la nave espacial para maniobrarla hasta alcanzar la posición deseada. Unos dispositivos piezoeléctricos alimentados por baterías controlan el movimiento del detector de imagen, desacoplado de la nave y que opera por separado. (La batería se cargará con paneles solares.) "Estos dispositivos mueven el detector en contra de la nave espacial de forma tan precisa que el ojo humano no es capaz de ver el movimiento", asegura Seager. "Esto es un orden de magnitud mejor que cualquier nanosatélite del que se haya hecho una demostración con anterioridad", afirma.

El nanosatélite tiene un volumen de tres litros; tiene 10 centímetros de alto, 10 centímetros de ancho y 30 centímetros de largo. "Fue una hazaña de ingeniería meter todo el hardware, incluyendo el poder de procesamiento y el almacenamiento de datos necesarios, en un tamaño tan pequeño", afirma Tuohy.

Cada nanosatélite costará como poco 600.000 dólares una vez que entre en producción—el ExoPlanetSat cuesta aproximadamente 5 millones—y su vida orbital estimada es de uno a dos años. En última instancia, afirma Seager, los investigadores esperan poner en marcha toda una flota de nanosatélites para supervisar las estrellas más brillantes y más cercanas.

Fuente: technologyreview

Un vistazo virtual bajo la piel

2011-05-22T16:03:00.000-07:00

Un equipo de investigadores de Microsoft ha desarrollado un dispositivo portátil que ofrece a los pacientes de fisioterapia un vistazo virtual bajo su piel para ver el estado de su lesión interior. La esperanza es que esto los hará un poco más dispuestos a seguir haciendo sus ejercicios.

"Las personas somos realmente pésimas en lo que a seguir los regímenes de fisioterapia se refiere", afirma Amy Karlson, del Grupo de Experiencias Computacionales de Usuario de Microsoft Research. Entre el 30 y el 50 por ciento de los pacientes con enfermedades crónicas no cumplen sus terapias recomendadas, continúa la investigadora. Como resultado, estas enfermedades pueden tardar más tiempo en sanar o incluso pueden empeorar.

Karlson opina que cuánta más información tengan los pacientes sobre sus lesiones, más probable es que cumplan con los regímenes de fisioterapia. La nueva herramienta, llamada AnatOnMe, tiene como objetivo aportar a los pacientes este extra de información. El dispositivo proyecta una imagen de la estructura ósea, el tejido muscular, los tendones, o los nervios sobre la piel, ofreciendo a los pacientes una mejor comprensión de la lesión y de lo que tienen que hacer para ayudar al proceso de curación, indica Karlson.

El prototipo consta de dos partes. La primera contiene un proyector portátil, o pico, una cámara digital común, y una cámara de infrarrojos. El segundo contiene un puntero láser y los botones de control. "No se trata de un dispositivo de alta tecnología", comenta Karlson, quien presentó el dispositivo esta semana en la CHI 2011, la Conferencia de la Asociación para la Maquinaria Informática sobre Factores Humanos en Sistemas Informáticos, que tuvo lugar en Vancouver.

En vez de utilizar un complicado sistema de corrección automática para hacer corresponder con precisión la imagen de la lesión interna sobre la piel del paciente, el terapeuta simplemente apunta el proyector y lo alinea a ojo. Además, con el prototipo, las imágenes mostradas no provienen realmente de las exploraciones de los pacientes sino de imágenes de pago utilizadas para mostrar uno de los seis tipos diferentes de lesiones.

Aún así, parece ser muy eficaz, defiende Karlson. Los experimentos controlados del dispositivo llevado a cabo por dos fisioterapeutas sugieren que el dispositivo alienta a los pacientes a seguir con sus terapias.

Un médico o terapeuta también podría utilizar AnatOnMe para proyectar las imágenes sobre una pared cercana. La interfaz de usuario también funciona de esta manera, comenta Karlson, con las opciones del menú proyectadas sobre una superficie. Las opciones se seleccionan mediante el puntero láser, que es detectado por la cámara de infrarrojos.

Anne E. Reicherter, miembro de la Asociación Americana de Fisioterapia y de la Escuela de Medicina de la Universidad de Maryland-Baltimore, destaca que el incumplimiento de la fisioterapia es un problema importante, en parte porque por lo general involucra ejercicio, y en parte porque implica cambiar un hábito o renunciar a un comportamiento que puede haber causado la lesión desde un principio.

"Sin embargo, la mayoría de los pacientes están muy interesados en la comprensión de lo que está pasando en su cuerpo, así que algo como esto, que visualmente pueda ayudarles a comprenderlo realmente, sería realmente beneficioso", opina Reicherter. Incluso, añade Reicherter, si una cierta porción de la población, en particular los pacientes mayores, es posible que encuentren los detalles viscerales como algo de mal gusto

Fuente: technologyreview

Nanoperlas de hierro detectan sustancias tóxicas al instante

2011-05-22T16:01:00.000-07:00

Investigadores de la Universidad de Oregón, en Estados Unidos, han diseñado un novedoso sistema que podría revolucionar el tamaño, la velocidad y la precisión de los sistemas de detección química actualmente existentes. Se trata de un sensor portátil formado por nanopartículas de hierro que, gracias a su magnetismo, permite detectar al instante la presencia de agentes químicos y biológicos perjudiciales para la salud.

os sistemas utilizados actualmente para detectar agentes patógenos y contaminantes presentes en el agua o en el aire, nocivos para la salud humana, presentan algunas limitaciones, como que sólo pueden hallar un producto químico específico o que sus resultados no son inmediatos y se conocen al cabo de unas horas.

Para agilizar el proceso, y conseguir que estos sistemas puedan detectar en paralelo diversos contaminantes, investigadores de la universidad norteamericana de Oregón (OSU) han desarrollado unas "nanoperlas" magnéticas.

Según explican los responsables del estudio, el profesor de química de la OSU Vicent Remcho, y Pallavi Dhagat, profesor asistente en la Escuela de OSU de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación, en un comunicado emitido por dicha universidad: “Esta investigación podría revolucionar el tamaño, la velocidad y la precisión de los sistemas de detección química de todo el mundo”.

La clave de la tecnología, de la que se hace eco la revista Sensors and Actuators B: Chemical, está en aprovechar la capacidad de las nanopartículas ferromagnéticas de óxido de hierro.

Por un lado, estas pequeñas partículas sirven para detectar de forma selectiva la existencia de productos químicos; por otro, permiten ofrecer resultados al instante, tras ser incorporadas a un sistema de circuitos integrados.

Tal y como muestra el diagrama anterior, este novedoso método de sensores funcionaría a partir de una esfera magnética, encargada de atraer a los agentes biológicos y químicos con la ayuda de anticuerpos.

Identificación al instante

Otra de las características innovadoras de este nuevo dispositivo es su tamaño, bastante inferior a los actuales, y su usabilidad tanto dentro como fuera de los laboratorios: "Las partículas que estamos utilizando son 1.000 veces más pequeñas que las utilizadas hasta el momento en las pruebas de diagnóstico, lo que permite poder llevar el dispositivo a cualquier sitio y su utilización sobre el terreno", señala Remcho.

El material del que están hechas las nanopartículas es otro valor añadido del método diseñado por los investigadores de la Universidad de Oregón.

Según Remcho: “Igual de importante es que (las nanopartículas) están hechas de hierro. Por ello, podemos utilizar el magnetismo y la electrónica para hacerlas funcionar, también, como dispositivo de señalización, que nos dé acceso inmediato a la información disponible”.

Con esta combinación de tecnología, los científicos del proyecto saben que han dado el primer paso hacia una nueva forma de detección más rápida, precisa y económica, lejos de complicados y lentos ensayos realizados con sondas bioquímicas: “Esto podría cambiar completamente el mundo de los ensayos químicos”, augura por su parte Dhagat.

En concreto, las nanopartículas se unirían a estas pruebas bioquímicas con el objetivo de localizar agentes químicos. Cuando se detecta uno de estos agentes, una “resonancia ferromagnética” es la encargada de transmitir la información de forma electrónica a un pequeño equipo, y así mostrar la información al usuario de forma inmediata.

Aplicaciones

Según sus autores, el sistema podría ser utilizado para detectar casi cualquier elemento de interés en el aire o el agua.

Así, entre las múltiples aplicaciones de este sistema, los investigadores apuestan su utilización por campos tan dispares como el bioterrorismo, el diagnóstico médico o la prueba de medicamentos, la vigilancia del medio ambiente o incluso el tratamiento del agua o la seguridad alimentaria.

En relación a su uso en la lucha contra el bioterrorismo, el sistema serviría para llevar a cabo una rápida detección de las toxinas químicas utilizadas en este tipo de actos, en particular de ántrax, ricina o viruela. Para profundizar el estudio en esta línea, el trabajo de investigación ha recibido financiación del Laboratorio de Investigación del Ejército, en colaboración con el Instituto de Microtecnologías y Nanociencias de Oregón.

Los científicos norteamericanos continúan probando las utilidades de su nuevo sistema mientras prosiguen los trabajos de investigación de microfluidos con el propósito de aplicar esta tecnología en el campo.

Test para tóxicos en alimentos

En el marco de otra investigación situada dentro del proyecto europeo CONffIDENCE coordinado por el RIKILT (Instituto de Seguridad Alimentaria de los Países Bajos), el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) está desarrollando unos test rápidos que permitirán detectar la presencia de contaminantes químicos en alimentos y en piensos, según un artículo publicado por el periódico ADN.

El objetivo del proyecto, que comenzó en 2008 y tiene una duración de cuatro años, es proporcionar soluciones para el seguimiento de una amplia variedad de compuestos químicos, como plaguicidas, contaminantes orgánicos persistentes, productos farmacéuticos veterinarios, antibióticos, metales pesados, toxinas del marisco o micotoxinas.

Tal y como señalan los investigadores del proyecto, los kits combinarán varias tecnologías, desde los test de tira más sencillos (que se emplean como las pruebas de embarazo) hasta tecnologías de bajo coste basadas en métodos de laboratorio.

Fuente: tendencias21

Toyota apuesta por la recarga inalámbrica de los vehículos eléctricos

2011-04-29T15:07:00.000-07:00

Gracias a la colaboración que acaban de iniciar la empresa estadounidense WiTricity y Toyota, la marca de coches pretende impulsar el uso generalizado de sistemas inalámbricos de recarga de automóviles. La empresa utiliza el sistema de resonancia para conseguir recargar las baterías.

Básicamente existen dos tipos de recarga inalámbrica, la electromagnética, que sí requiere contacto directo entre dispositivos y por resonancia, en la que no hace falta que contacten las baterías. La primera está empezando a consolidarse entre los pequeños aparatos como los teléfonos móviles, mientras que el sistema por resonancia puede ser la solución a la recarga rápida de baterías de coches. Como explican desde Toyota, "creemos que la recarga inalámbrica mediante resonancia es adecuada para automóviles y pretendemos fomentar su aplicación práctica".

El objetivo de esta nueva colaboración es, en boca de Toyota, "acelerar el desarrollo y la futura implantación de la recarga inalámbrica para automóviles". Además explican desde la marca que cargar la batería de un vehículo híbrido enchufable podría ser "tan sencillo y práctico como aparcar cerca de un cargador integrado en un domicilio o en un aparcamiento público".

Fuente: Muyinteresante

Acelerando el proceso de curación

2011-04-19T19:16:00.000-07:00

Damos por sentado que los cortes, magulladuras y rasguños se curan con el tiempo, pero las heridas crónicas que no sanan son un importante problema de salud para millones de personas, y la lentitud de la curación normal de las heridas deja el cuerpo susceptible a infecciones que ponen en riesgo nuestra vida. Un equipo de investigadores de la Universidad Tufts está desarrollando unos nuevos agentes que, al aplicarlos sobre las llagas abiertas, podrían eventualmente ayudar a curar las heridas crónicas con éxito, y acelerar el proceso normal de curación.

Los agentes cicatrizantes de heridas se centran en la angiogénesis, el proceso de crecimiento de los vasos sanguíneos. "Si no se pueden construir nuevos vasos sanguíneos, es prácticamente imposible curar", afirma Ira Herman, líder del proyecto y director del Centro Tufts para la Innovación en la Investigación sobre la Curación de Heridas. Cuando un tejido se daña, las células migran a la región herida y proliferan para formar nuevos vasos que suministren oxígeno y nutrientes a la capa superior de la piel. Éste es uno de los procesos que se detiene en las heridas crónicas.

Hace dos décadas, Herman y sus colaboradores demostraron por primera vez que una enzima llamada colagenasa, producida por la bacteria Clostridium histolyticum podía promover el proceso de curación en cultivos celulares y en animales. Cuando se añadía a los cultivos celulares, ésta estimulaba las células para que migraran y crecieran más rápido. "En esencia, conseguía convertir en estrellas de atletismo a los rezagados", recuerda Herman. Aunque los seres humanos también producen colagenasa, la enzima bacteriana resultó ser más eficaz. La enzima digiere el colágeno, creando pequeños fragmentos de proteína llamados péptidos. Los investigadores creen que los péptidos creados por la enzima bacteriana provocan una respuesta más robusta de las células.

Los investigadores analizaron los péptidos que fueron producidos exclusivamente por la enzima bacteriana, y sintetizaron varios de ellos para ver si alguno de ellos era capaz de promover la cicatrización de heridas por sí solo. Herman destaca que los péptidos serían más fáciles de producir y de administrar como tratamiento que las enzimas. También sería más fácil controlar sus efectos, afirma Herman. En un artículo publicado el pasado mes de septiembre en la revista Wound Repair and Regeneration, el equipo demostró que los péptidos aumentan la proliferación celular y la angiogénesis en modelos celulares constituidos por varias capas de células que imitan la estructura de la piel y los vasos sanguíneos subyacentes. Herman destaca que desde entonces, el equipo ha obtenido resultados prometedores en las pruebas de los agentes en modelos animales, y que confía avanzar la tecnología hacia los ensayos en humanos. Herman prevé que los péptidos podrían ser rociados sobre las heridas en forma de partículas secas o, tal vez, suspendidos en un gel.

Robert Kirsner, jefe de dermatología del Hospital de la Universidad de Miami, opina que la obra "ofrece una idea sobre novedosos mecanismos de reparación, que, si se consiguen capitalizar, se espera que puedan dar lugar a nuevas oportunidades para una mejor y más rápida curación."

Elizabeth Ayello, enfermera y experta en el cuidado de heridas de la Escuela de Enfermería Excelsior College, comenta, "Lo que es interesante sobre esto es que acelera la curación", lo cual Ayello indica que podría reducir las cicatrices e infecciones. Este tratamiento podría ser utilizado en los campos de batalla o en las zonas rurales que carecen de un fácil acceso a los hospitales. La aceleración de la curación, afirma Ayello, es especialmente interesante dado el alto coste y el dolor significativo que las heridas causan a los pacientes.
Fuente: technologyreview

Edificios hechos con una impresora

2011-04-15T18:11:00.000-07:00

En la construcción convencional, los trabajadores construyen los edificios con ladrillos, vigas, columnas de hormigón, placas de vidrio y otros elementos prefabricados y producidos en masa. Neri Oxman, arquitecta y profesora en el Media Lab del MIT, tiene la intención de imprimir estos elementos—en esencia, usando hormigón, polímeros y otros materiales en el lugar de tinta. Oxman está desarrollando una nueva forma de diseñar edificios para aprovechar la flexibilidad que puede proporcionar la impresión. Si tiene éxito, su enfoque podría dar lugar a diseños que son imposibles con los métodos de construcción de hoy día.

Las impresoras 3-D existentes, también llamadas máquinas de prototipado rápido, construyen estructuras capa por capa. Hasta ahora, estas máquinas se han utilizado principalmente para crear modelos detallados de plástico sobre la base de diseños hechos por ordenador. Sin embargo, a medida que estas impresoras mejoran y son capaces de utilizar materiales más duraderos, incluyendo metales, se han convertido en una forma potencialmente interesante para crear productos de trabajo.

Oxman está trabajando para ampliar las capacidades de estas máquinas—haciendo posible cambiar la elasticidad de un polímero o la porosidad del hormigón al tiempo que son impresos, por ejemplo—y montando cabezales de impresión sobre brazos robóticos flexibles que poseen una mayor libertad de movimiento que las impresoras actuales.

Ella también se inspira en la naturaleza para desarrollar nuevas estrategias de diseño que aprovechan estas capacidades. Por ejemplo, la densidad de la madera en el tronco de un árbol de palma varía, dependiendo de la carga que debe soportar. La madera más densa está en el

exterior, donde la tensión de flexión es más grande, mientras que el centro es poroso y pesa menos. Oxman estima que hacer columnas de hormigón de esta manera—con hormigón poroso de baja densidad en el centro—podría reducir la cantidad de hormigón necesaria en más del 10 por ciento, un ahorro significativo en la escala de un proyecto de construcción.

Oxman está desarrollando un software para llevar a cabo su estrategia de diseño. Ella toma datos sobre la tensión física en una estructura, así como sobre limitaciones de diseño tales como el tamaño, forma global, y la necesidad de dejar que pase la luz en determinadas zonas de un edificio. Basándose en esta información, el software aplica algoritmos para especificar cómo deben cambiar las propiedades del material a lo largo de toda una estructura. Luego imprime pequeños modelos basados en estas especificaciones.

Los primeros resultados de su trabajo son tan hermosos e interesantes que han sido destacados en el Museo de Arte Moderno de Nueva York y el Museo de la Ciencia en Boston. Un ejemplo, al que ella llama La

Bestia, es una silla cuyo diseño se basa en la forma de un cuerpo humano (el suyo) y la distribución prevista de la presión sobre la silla. El modelo resultante en 3-D cuenta con una red compleja de células y estructuras de ramificación que son suaves allí donde es necesario aliviar la presión y rígidas donde es necesario el soporte.

El trabajo está en una fase temprana, pero el nuevo enfoque de construcción y diseño sugiere muchas nuevas posibilidades. Un muro de carga podría ser impreso con elaborados patrones que correspondan a las tensiones que experimentará de la carga que soporte procedente del viento o de terremotos, por ejemplo.

El patrón también podría tener en cuenta la necesidad de permitir que la luz entre en un edificio. Algunas áreas tendrían hormigón fuerte y denso, pero en las zonas de baja tensión, el hormigón podría ser muy poroso y ligero, sirviendo sólo como barrera ante los elementos, ahorrando material y reduciendo el peso de la estructura. En estas áreas que no soportan carga, también podría ser posible imprimir un tipo de hormigón tan poroso que permita que la luz pueda penetrar, o mezclar el hormigón gradualmente con materiales transparentes. Tales diseños podrían ahorrar energía al aumentar la cantidad de luz natural dentro de un edificio y reducir la necesidad de iluminación artificial. En última instancia, podría ser posible imprimir aislamiento y ventilación eficientes al mismo tiempo. La estructura puede ser compleja, ya que no cuesta más imprimir patrones elaborados que simples.

Otros investigadores están desarrollando un tipo de tecnología para la impresión de paredes y otras estructuras de gran tamaño. Behrokh Khoshnevis, profesor de ingeniería industrial y de sistemas, y de ingeniería civil y ambiental en la Universidad del Sur de California, ha construido un sistema capaz de depositar paredes de hormigón sin la necesidad de formas para contener el hormigón. El trabajo de Oxman llevaría todo esto un paso más allá, añadiendo la capacidad de variar las propiedades del hormigón y, finalmente, trabajar con múltiples materiales.

Las primeras aplicaciones del enfoque de Oxman es probable que se produzcan a una escala relativamente pequeña, en productos de consumo y dispositivos médicos. Ella ha utilizado sus principios para el diseño y la impresión de muñequeras para el síndrome del túnel carpiano. Están personalizadas en base al dolor que experimenta un paciente en particular. El enfoque también podría mejorar el rendimiento de las prótesis.

Oxman, de 35 años, está desarrollando sus técnicas en colaboración con una serie de especialistas, tales como Craig Carter, profesor de ciencias de los materiales en el MIT. Aunque él afirma que su enfoque se enfrenta a retos en el control de las propiedades de los materiales, está impresionado con sus ideas: "No hay duda de que los resultados son sorprendentemente hermosos".

Fuente: technologyreview

Crean el primer atlas integral del cerebro humano

2011-04-15T18:00:00.000-07:00

El Allen Institute for Brain Science, de Estados Unidos, ha lanzado el “Allen Human Brain Atlas”, que es el primer mapa del cerebro humano que integra tanto la anatomía como la genómica del cerebro. De acceso gratuito y abierto en Internet, este recurso funciona como un GPS: es capaz de identificar 1.000 localizaciones anatómicas del cerebro humano, y complementa esta información con más de 100 millones de datos sobre la expresión genética particular de cada localización, así como sobre su bioquímica subyacente. La posibilidad de observar cómo funcionan los genes a nivel cerebral ayudará a conocer este misterioso órgano, y a descubrir nuevos tratamientos para todo el espectro de trastornos y enfermedades cerebrales.

El Allen Institute for Brain Science, de Estados Unidos, ha hecho público el llamado “Allen Human Brain Atlas”, el primer mapa del cerebro humano que integra tanto la anatomía como la genómica (o información genética) del cerebro.

El empleo de las tecnologías más punteras de análisis cerebral y más de cuatro años de rigurosos estudios y trabajos de documentación han hecho posible el desarrollo de este atlas de nuestra materia gris, publica el Instituto Allen en un comunicado.

El Allen Human Brain Atlas es ya un recurso abierto para científicos, médicos y comunidad educativa en la Red. Con él se pretende acelerar la comprensión del funcionamiento del cerebro, y también potenciar nuevos descubrimientos al respecto por parte de la comunidad científica global.

Perspectivas sin precedentes

Para el desarrollo del Allen Human Brain Atlas, los investigadores del Allen Institute caracterizaron y cartografiaron la bioquímica de los cerebros de dos humanos adultos normales.

Estos procesos supusieron un estudio del cerebro exacto y detallado. Los datos obtenidos a partir de él han revelado, por ejemplo, que la similitud entre los cerebros humanos es sorprendentemente elevada, del 94%. Este parecido ha permitido establecer patrones firmes, que podrían resultar esenciales en la investigación clínica del cerebro.

Por otro lado, el análisis de los cerebros constató que al menos el 82% de todos los genes humanos está expresado en el cerebro (lo que constituye una muestra de su enorme complejidad), y proporcionó un diseño genético clave para una mejor comprensión del funcionamiento del cerebro, así como para el impulso de investigaciones sobre enfermedades neurológicas y otros trastornos cerebrales.

Según Allan Jones, director ejecutivo del Instituto Allen: “Hasta ahora, no se había realizado un mapa definitivo del cerebro humano, tan detallado. Simplemente, no existía”.

“El Allen Human Brain Atlas proporciona unas perspectivas sin precedentes de nuestro órgano más complejo e importante. Comprender cómo nuestros genes son empleados por el cerebro ayudará a los científicos y a la comunidad médica a comprender mejor (el cerebro) y a descubrir nuevos tratamientos para todo el espectro de trastornos y enfermedades cerebrales, desde las enfermedades mentales o la adicción a las drogas, hasta el Alzheimer, el Parkison, la esclerosis múltiple o el autismo”, afirma Jones.

GPS cerebral

El Allen Human Brain Atlas funciona de manera similar a un sistema de navegación GPS: es capaz de identificar 1.000 localizaciones anatómicas del cerebro humano.

El atlas complementa esta información espacial con más de 100 millones de datos sobre la expresión genética particular de cada localización, así como sobre su bioquímica subyacente.

De este modo, puede ser utilizado por los científicos como herramienta para la exploración del cerebro, por ejemplo, para identificar cómo las enfermedades o los traumas, incluidas las lesiones cerebrales o los trastornos de la salud mental, afectan a áreas específicas del cerebro.

El atlas Allen hace posible asimismo, desde determinar con precisión en qué parte del cerebro actúa una droga específica, hasta controlar el grado de eficiencia de numerosas terapias.

Un aspecto clave que hace de este mapa cerebral una potente herramienta de investigación es que en él se integran, completamente, diferentes tipos de datos que han sido recopilados con diversas metodologías de exploración cerebral.

El Atlas incorpora así tanto imágenes del cerebro tomadas con tecnología de resonancia magnética (RMI) o de tensor de difusión (ITD), como datos histológicos (referentes a los tejidos del cerebro) y datos de expresión genética, derivados de metodologías como la técnica de hibridación in situ o biochips (que son micromatrices en las que se depositan los genes para su estudio).

Pasado y futuro

En 2006, el Instituto Allen culminó la cartografía del cerebro de un ratón adulto, el llamado “Allen Mouse Brain Atlas” y, de igual forma, la puso a disposición gratuita de los científicos.

Aquellos datos propiciaron importantes avances de investigación sobre el cerebro en todo el mundo, tal y como reflejan los más de 500 artículos publicados desde entonces, en los que se cita dicho mapa.

Los creadores del “Allen Human Brain Atlas” creen que este nuevo recurso también resultará útil a investigadores biomédicos de todo el mundo, y en especial a los neurocientíficos.

Los científicos que estén investigando el cerebro humano, y aquéllos que trabajen con modelos de ratones u otros, encontrarán en esta herramienta una oportunidad de probar tanto la relevancia de sus propios descubrimientos como sus potenciales aplicaciones en el cerebro humano.

Asimismo, el mapa cerebral Allen podrá ser usado a pequeña y gran escala para examinar enfermedades y trastornos desde la perspectiva del cerebro, como la obesidad, el Parkinson, la esquizofrenia, etc., así como para explorar el funcionamiento del cerebro humano sano.

En los próximos años, el Allen Institute for Brain Science continuará expandiendo este recurso, con nuevos datos tomados de otros cerebros y con mejoras en las herramientas de búsqueda, de análisis y de revisión de datos.

Otros mapas

El Allen Human Brain Atlas no es el primer mapa que se crea del cerebro humano. Ha habido otros proyectos, aunque no centrados en la relación del cerebro con los genes. En 2003, por ejemplo, un consorcio internacional lanzó el primer atlas del cerebro humano, que fue elaborado a partir del estudio de 7.000 cerebros de personas, con un total de 40 billones de datos recopilados.

Este primer atlas mostraba los planos del cableado y los circuitos de las neuronas, la bioquímica y la biología molecular de las estructuras y las funciones cerebrales, e iba destinado a la exploración minuciosa de los mecanismos de la actividad cerebral.

Asimismo, también en 2010, neurólogos de la Universidad de Tel Aviv, en colaboración con científicos de diferentes partes del mundo, anunciaron que pretendían generar un “atlas cerebral” para la comprensión del desarrollo y el funcionamiento de ciertas enfermedades del ser humano, como el autismo o la esquizofrenia, trastornos que hasta ahora no han podido “localizarse” en áreas concretas del cerebro.

Fuente: Tendencias21

Fabrican una retina en el laboratorio a partir de células madre

2011-04-10T14:11:00.000-07:00

Investigadores japoneses han conseguido por primera vez convertir células madre de un mamífero en un ojo embrionario. Los resultados, de los que se hace eco la revista Nature, abren la posibilidad de que, en el futuro, se pueda restaurar la vista de personas ciegas con retinas trasplantadas generadas a partir de las propias células madre del paciente.

En sus experimentos, Yoshiki Sasai y sus colegas, del centro RIKEN de Biología del Desarrollo en Kobe (Japón), hicieron crecer células madre embrionarias de ratón en un medio de cultivo cuidadosamente diseñado, logrando que se diferenciaran y se ensamblaran por sí solas en una estructura tridimensional, una copa óptica, con dos paredes correspondientes a las capas interior y exterior de la retina durante el desarrollo de un embrión.

"Lo que hemos hecho ha sido resolver un problema de casi un siglo en la embriología, mostrando que los precursores retinales tienen la capacidad inherente de generar la compleja estructura de la copa óptica", dijo Sasai en un comunicado. "Estamos en el buen camino para generar no sólo distintos tipos de células, sino tejidos organizados" que puedan emplearse en la medicina regenerativa, añade.

Sasai y sus colegas acompañan el estudio con una serie de fotos y vídeos que registran por primera vez en tiempo real los estadios tempranos del desarrollo del ojo en los mamíferos, con la particularidad de que las imágenes no se han obtenido de animales vivos sino de un cultivo de laboratorio.

Fuente: Muyinteresante.es

Crean piezas de plástico que pueden repararse a sí mismas

2011-04-10T14:04:00.000-07:00

Un grupo de ingenieros e investigadores de Fraunhofer-Gesellschaft ha desarrollado componentes de plástico que pueden autorrepararse, utilizando para ello polímeros elásticos que detienen en forma independiente el crecimiento de las microgrietas que pueden observarse en estos materiales, y que en ocasiones pueden desembocar en la rotura imprevista de los mismos. La aplicación de esta solución tendría un amplio campo de acción en distintas ramas de la industria.

Un importante avance hacia el logro de plásticos capaces de autorrepararse ha sido concretado a través de una investigación realizada en Fraunhofer-Gesellschaft. Los ingenieros emplearon polímeros elásticos capaces de detener el crecimiento de diminutas grietas que se presentan en los componentes al soportar distintas presiones. Muchos elementos, maquinarias y dispositivos industriales podrían beneficiarse con este adelanto.

Los elementos indestructibles pueden apreciarse únicamente en los avisos publicitarios y en el cine, por lo menos por ahora. Aunque los componentes de plástico empleados en la industria llegan a ser muy resistentes, todavía pueden romperse al soportar importantes cargas mecánicas.

Las microgrietas pueden encontrarse en cualquier parte de los componentes, y son tan diminutas que es imposible advertirlas durante el uso cotidiano. Como consecuencia de ellas, pueden producirse el imprevisto estallido de un neumático en un vehículo o el colapso de una silla de plástico al sentarse.

Las grietas y fracturas en los componentes de plástico se desarrollan lentamente o de un momento a otro, por eso es vital el avance obtenido por los especialistas alemanes. La investigación fue difundida a través de una nota de prensa de Fraunhofer-Gesellschaft y mediante un artículo publicado en el medio especializado Physorg.com.

Inspiración vegetal

Concretamente, los ingenieros alemanes han desarrollado elastómeros que pueden repararse a sí mismos, evitando de manera totalmente autónoma el crecimiento de las grietas desde un principio, para así poder superar el riesgo del colapso material espontáneo. La fuente de inspiración para este desarrollo fue el comportamiento de distintas especies vegetales, como por ejemplo el árbol de caucho Hevea brasiliensis.

El principio aplicado a los elastómeros tiene que ver precisamente con la forma de autocuración que practica el Hevea brasiliensis. Cuando el árbol de caucho sufre algún daño, libera naturalmente una proteína que se combina con las partículas de látex para cerrar la herida en su estructura.

Según el Dr. Anke Nellesen, del Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology, el nuevo proceso consiste en la carga de microcápsulas con un componente especial (poliisobutileno) en los elastómeros realizados con caucho sintético, para estimular así un mecanismo de autocuración del plástico.

Cuando las cápsulas advierten una presión determinada, se abren y expulsan el poliisobutileno, que se mezcla con las cadenas del polímero de los elastómeros y cierra las grietas producidas. El grupo ya ha tenido éxito en algunas pruebas, pero el efecto de autorreparación aún debe optimizarse.

Resultados prometedores

Los resultados sobre los elastómeros de caucho sintético indican la presencia de importantes propiedades de autorreparación, ya que los defectos provocados por la presión sobre el material se superaron y reestablecieron en un 40 por ciento, después de un periodo de reparación autónoma de 24 horas.

Por otra parte, una variante en el proceso parece también incrementar su efectividad. Los ingenieros alemanes han logrado todavía mejores resultados mediante el suministro de iones en los elastómeros. El árbol de caucho también actuó como modelo para este método complementario.

Al igual que en el árbol, los iones logran optimizar la adherencia y permitieron unir más rápidamente las partes dañadas. Considerando que las partículas con cargas opuestas se atraen (un ión positivo busca unirse con un ión negativo), el elastómero dañado se favorece con este proceso y logra reparar más fácilmente las grietas y fisuras.

Por otra parte, los iones permiten asegurar la estabilidad de las reparaciones realizadas. Una de las industrias que se podría ver más beneficiada con este desarrollo es la automovilística, y es por eso que los especialistas de Fraunhofer-Gesellschaft han desarrollado un prototipo de suspensión del silenciador con capacidad de autorreparación.

Fuente: Tendencias21

Un microbio crea butanol directamente a partir de celulosa

2011-04-09T10:14:00.000-07:00

El butanol—una prometedora nueva generación de biocombustibles—posee más energía que el etanol y puede ser distribuido a través de oleoductos. Sin embargo, al igual que el etanol, la producción de biobutanol se centra en el uso de materias primas comestibles como la remolacha, el almidón de maíz y la caña de azúcar.

James Liao, ingeniero biomolecular de la Universidad de California en Los Ángeles, acaba de desarrollar dos vías para liberar al butanol de su dependencia de los cultivos alimentarios. Liao, con experiencia en procesos de comercialización de biocarburantes innovadores, ha demostrado que los microbios pueden producir el biocombustible avanzado directamente a partir de desechos agrícolas, así como de materias primas de proteínas como las algas.

La demostración de conversión directa de celulosa a butanol que ha hecho Liao podría reducir el coste de los biocombustibles de celulosa, que es actualmente prohibitivo. Su proceso basado en proteínas proporciona opciones de materias primas totalmente nuevas al campo de los biocombustibles.

Si bien son renovables, los biocombustibles se enfrentan a los ataques de activistas del medio ambiente y los alimentos, y el biobutanol no es una excepción: la primera generación de plantas de biobutanol en fase de desarrollo funcionará a base de azúcar y almidón a base de maíz. "El butanol posee algunas ventajas técnicas, pero el problema real es la cantidad de comida que se necesita para crear un galón de combustible", señala Jeremy Martin, científico senior de la Unión de Científicos Preocupados, un grupo de defensa con sede en Cambridge, Massachusetts, que forma parte de una amplia coalición que está presionando al Congreso para poner fin a los lucrativos créditos fiscales para el etanol de maíz.

Las innovaciones de Liao podrían poner fin a la asociación del biobutanol con el maíz—una asociación que, irónicamente, es en parte su responsabilidad. En 2008, Liao desarrolló una vía microbiana para convertir el azúcar en isobutanol, un isómero de butanol de alto octanaje. Esa innovación está siendo actualmente comercializada por Gevo, una startup con sede en Englewood, Colorado, de la que Liao es cofundador. Gevo recaudó 107 millones de dólares en una oferta pública inicial el mes pasado para apoyar sus planes de modernización de las plantas de etanol de maíz, y con ello pasar a producir isobutanol en su lugar.

Los planes para un cambio a la producción de biocombustibles a partir de materias primas de biomasa tales como el pasto varilla, los tallos de maíz, y el bagazo de caña de azúcar (o residuos vegetales) están, por su parte, moviéndose lentamente, debido a sus mayores costes. La Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. obligó al uso de sólo 6,6 millones de galones de etanol celulósico este año—menos de un 3 por ciento del objetivo de 250 millones de galones fijados por el Congreso hace cuatro años. El retraso viene dado por los pasos de procesamiento necesarios para descomponer estas materias primas celulósicas y generar así los azúcares para la fermentación; el proceso aumenta los costes considerablemente, por lo que las instalaciones de producción son difíciles de financiar.

El proceso directo de celulosa a butanol, desarrollado en colaboración con investigadores del Oak Ridge National Laboratory, promete simplificar las cosas, mediante la ampliación de las capacidades de fermentación de los microbios. La clave fue la adición de la vía de azúcar-a-isobutanol de Liao a un microbio, el Clostridium cellulolyticum, al que le gusta masticar la biomasa, pero que no suele crear butanol. El microbio fue aislado originalmente a partir de la hierba de abono, y hace dos años, Instituto Compuesto de Genoma del Departamento de Energía de los EE.UU. completó una secuencia de su genoma.

El resultado de la ingeniería genética, publicado este mes en la revista Applied and Environmental Microbiology, es un solo organismo que toma la celulosa y produce isobutanol. Liao afirma que la tasa de salida y la conversión son bajas, pero explica que esta "prueba de principio" es probablemente la parte más complicada del proceso de desarrollo. "El resto es relativamente sencillo. No es trivial, pero sencillo. Se convierte en una cuestión de financiación y recursos", afirma Liao.

El siguiente paso es mover las modificaciones genéticas a una variante de más rápido crecimiento del Clostridium o algún otro microbio. Liao apuesta que la tecnología podría estar lista para la producción en tan sólo dos años.

Un bache que podría ralentizar las cosas es el litigio sobre derechos de uso de la tecnología de Liao. Gevo está siendo demandada por violación de patente por el competidor Butamax Advanced Biofuels, una unión entre BP y DuPont que, al igual que Gevo, tiene planes para convertir las plantas de etanol basado en maíz en isobutanol. Butamax alega que el uso de Gevo de la ingeniería genética para crear butanol viola una amplia patente que los EE.UU. emitió a Butamax en diciembre de 2010.

Otro obstáculo es la preocupación sobre el impacto ambiental del uso de biomasa pesada. En enero, la EPA emitió un borrador de informe al Congreso sobre los impactos ambientales de la producción de biocombustibles. El informe destacaba varios problemas relacionados con la producción de combustibles basados en biomasa. Señalaba que el uso de rastrojo de maíz (las hojas y tallos que quedan después de la cosecha) para producir combustibles, en lugar de arar los rastrojos de nuevo en tierras de cultivo, podría dar lugar a la degradación del suelo y ahogar los arroyos y ríos con mayores residuos. Los ecologistas han expresado su preocupación por el cultivo de tierras marginales que hayan sido reservadas para impulsar la diversidad biológica y proporcionar barreras de protección alrededor de cuerpos acuáticos.

La demostración de Liao de la E. coli modificada por ingeniería capaz de convertir la proteína en isobutanol también ofrece una alternativa potencial a las materias primas de biomasa: algas fotosintéticas de crecimiento rápido. Los proyectos actuales de I+D para el desarrollo de biocombustibles a base de algas tratan de convertir las grasas producidas por algas, que representan aproximadamente una cuarta parte de la masa de algas. Las proteínas, por el contrario, constituyen aproximadamente las dos terceras partes.

Sería posible, asegura Liao, crear un sistema de producción de reciclaje en el que los microbios productores de isobutanol estuvieran sostenidos por la proteína de las algas, así como por residuos industriales de fermentación recuperados de las rondas previas de la producción de butanol. Al igual que las algas, los residuos de fermentación están compuestos en gran parte de proteínas.

"Estos resultados demuestran la factibilidad del uso de proteínas para las bio-refinerías", escribió Liao y el equipo de UCLA este mes en la revista Nature Biotechnology.

Liao señala que las biorrefinerías de isobutanol alimentadas con proteínas probablemente tarden de cinco a 10 años en crearse, así que es probable que lo primero en llegar sea el isobutanol celulósico. Reconoce que las materias primas a base de proteínas de algas podrían, al igual que la biomasa celulósica, resultar tener costes imprevistos. Sin embargo una cosa es cierta, sostiene Liao: "Son sin duda mucho más sostenibles que el petróleo, el carbón o el azúcar".

Fuente: Technology Review

Posible hallazgo de una partícula subatómica desconocida en el Tevatron

2011-04-09T10:09:00.000-07:00

Experimentos realizados en el acelerador de partículas del Fermilab de Chicago sugieren la existencia de una nueva y desconocida partícula subatómica, no predicha por las leyes fundamentales de la física. La confirmación de este hallazgo podría suponer que haya una quinta fuerza fundamental en la naturaleza, además de las cuatro fuerzas ya establecidas (la interacción nuclear débil y la interacción nuclear fuerte, el electromagnetismo y la gravedad), afirman los investigadores. Por otro lado, los científicos señalan que la partícula encontrada no es el bosón de Higgs o “partícula divina”, una misteriosa partícula subatómica perseguida desde hace años por los físicos.

xperimentos realizados en el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) de Chicago, laboratorio de física de partículas que contiene el acelerador de partículas Tevatron, han producido unos resultados que indican la existencia de una nueva y desconocida partícula subatómica, no predicha por las leyes fundamentales de la física.

Los físicos del Fermilab, entre los que se encuentran Pierluigi Catastini y Alberto Annovi, dedujeron la existencia de dicha partícula a partir de un pico o exceso de eventos de colisión entre partículas en el Tevatron. Las colisiones en el acelerador de partículas se produjeron entre protones y antiprotones.

Estos choques generan siempre un bosón W (partícula mediadora de la interacción nuclear débil ) y dos jets hadrónicos o chorros de hadrones (que son partículas subatómicas que experimentan la interacción nuclear fuerte ).

La novedad encontrada radica en que el pico de eventos de colisión se produjo en una región de masa en la que no se esperaba, publica el Fermilab en un comunicado. Dicho pico fue del mismo tipo que se suele asociar a la presencia de otras partículas subatómicas.

Registro en el CDF

Los datos sobre el exceso de colisiones fueron registrados por el Collider Detector (CDF), uno de los dos detectores del Tevatron, afirma Dan Hooper, un físico del Fermilab no implicado en la presente investigación, en declaraciones para la BBC.

El Tevatron acelera protones y antiprotones a una velocidad cercana a la de la luz y los hace colisionar de frente en el detector CDF. De esta forma, el CDF puede analizar los productos de dichas colisiones, y revelar cómo la materia se concreta y qué fuerzas producen la realidad física que nos rodea.

Hooper señala que futuros experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de Ginebra podrían confirmar o refutar el descubrimiento realizado por el CDF. El grado de fiabilidad de los resultados obtenidos en el Tevatron es de 3.2 sigma (menos de una entre 1.375 posibilidades de que el efecto registrado sea fruto de una fluctuación estadística). En física, se considera que un descubrimiento tiene que tener un grado de fiabilidad de 5.0 sigma.

De constatarse en otros experimentos la existencia de la nueva partícula, ésta no estaría contenida en las predicciones del Modelo estándar de física de partículas, que es la teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales que se producen entre las partículas elementales que componen toda la materia.

Estas fuerzas son la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil, la interacción electromagnética y la interacción gravitatoria.

Otras implicaciones

Por otro lado, la futura constatación implicaría que existe un nuevo tipo de fuerza o interacción relacionada con las colisiones subatómicas, hasta ahora desconocida. Si hubiera una quinta fuerza fundamental en la naturaleza, habría que reescribir los libros de texto, afirma Hooper.

Curiosamente, diversos modelos propuestos en los últimos años habían postulado la existencia de nuevas interacciones fundamentales, más allá de las determinadas hasta ahora, y que podrían generar un exceso de colisiones similar al registrado por el CDF.

Por último, de confirmarse el descubrimiento, los físicos se verían obligados a reconsiderar la teoría utilizada para predecir el espectro de fondo. Esta teoría está basada en los procesos físicos estándar establecidos para explicar el comportamiento de las partículas.

La situación tendría importantes implicaciones porque en los cálculos empleados para la medición del espectro de fondo se aplican herramientas teóricas generalmente consideradas fiables y bien comprendidas, que conforman la base de muchas otras predicciones de la física de partículas.

Cuestionar dichas herramientas requeriría del desafío de la comprensión de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, que son el fundamento de la física de partículas actual.

No se trata del bosón de Higgs

Dada la naturaleza del pico de colisiones registrado, los científicos han descartado la posibilidad de que el exceso observado haya sido ocasionado por el bosón de Higgs.

Esta partícula subatómica, misteriosa y evasiva, está siendo buscada por los científicos del Tevatron y del LHC, porque se piensa que permea todo el universo y da masa al resto de las partículas subatómicas, incluyéndose a sí misma.

Los físicos creen que poder definir la masa y la posición del bosón de Higgs, al que se ha dado en llamar la “partícula divina”, supondría un logro científico sin precedentes que supondría hallar la clave perdida del Modelo Estándar de la física de partículas actual.

Sin embargo, según los investigadores, está claro que el pico de colisiones registrado no tiene relación alguna con el bosón de Higgs. Los resultados de la presente investigación han aparecido publicados en arxiv.org.

Fuente: Tendencias21

Un nuevo tipo de fármaco mata a las bacterias resistentes a los antibióticos

2011-04-09T10:06:00.000-07:00

Un equipo de investigadores de IBM está diseñando nanopartículas que matan las bacterias abriendo agujeros en ellas. Los científicos esperan que los microbios sean menos propensos a desarrollar resistencia a este tipo de fármacos, lo que significa que podría ser utilizado para combatir el problema emergente de la resistencia a los antibióticos. Anteriormente, los fármacos de este tipo no han tenido mucho éxito en los ensayos clínicos, pero las pruebas iniciales de estas nanopartículas en animales son prometedoras.

Las bacterias resistentes a los medicamentos se han convertido en un problema importante. De acuerdo con el Centro para el Control y Prevención de Enfermedades de EE.UU., en 2005, cerca de 95.000 personas en los Estados Unidos desarrollaron una infección que puso su vida en peligro causada por estafilococos resistentes a múltiples antibióticos. Los microbios tardan sólo entre una y dos décadas en desarrollar la resistencia a los antibióticos tradicionales que atacan a una vía metabólica en concreto dentro de la célula, destaca Mary B. Chan-Park, profesora de ingeniería química y biológica de la Universidad Tecnológica Nanyang en Singapur, quien no participó en la investigación. En cambio, se cree que los fármacos que atacan las membranas celulares de los microbios es menos probable que evoquen la resistencia, o que lo hagan más lentamente, indica Chan-Park.

"Estamos tratando de generar polímeros que interactúen con los microbios de una manera muy diferente a los antibióticos tradicionales", señala James Hedrick, científico de materiales del laboratorio Almaden de IBM en San José, California. Para ello, el grupo de investigación de Hedrick sacó provecho de la labor realizada para la creación de una librería de unidades estructurales de polímeros que pueden mezclarse y combinarse para obtener nanopartículas complejas. Para producir una nanopartícula que atacaría selectivamente las membranas bacterianas y luego se descompondría en el interior del cuerpo sin causar daños, el grupo de IBM juntó tres tipos de unidades estructurales. En el centro de la secuencia de polímeros se encuentra un elemento estructural soluble en agua y adaptado para interactuar con las membranas bacterianas. En cada extremo de este elemento estructural se agrega una secuencia hidrofóbica. Cuando una pequeña cantidad de estas cadenas de polímeros se añaden al agua, las diferencias entre los extremos y el centro de la secuencia provoca que los polímeros se autoensamblen en nanopartículas esféricas cuyo caparazón está formado en su totalidad por la parte que interectuará con las células bacterianas. El trabajo se describe esta semana en la revista Nature Chemistry.

Los laboratorios de IBM no están equipados para pruebas biológicas, por lo que los investigadores colaboraron con Yan Yi Yang del Instituto Mexicano de Bioingeniería y Nanotecnología para poner a prueba las nanopartículas. Los investigadores determinaron que las nanopartículas podrían reventar y matar a las bacterias gram positivas, una extensa clase de microbios que incluye los estafilococos resistentes a los medicamentos. Las nanopartículas también mataron a hongos. Otros tipos de bacterias mortales que constan de diferentes tipos de membranas celulares no serían vulnerables a estas nanopartículas, pero los investigadores de IBM indican que están desarrollando nuevas nanopartículas que deberían poder atacar también a estas bacterias, aunque se trata de algo más difícil. "A través de la adaptación molecular", indica Robert Allen, director de química de materiales en IBM Almaden, "podemos hacer todo tipo de cosas"—diseñar partículas con la forma, carga, solubilidad en agua, u otras propiedades deseadas.

Los investigadores de IBM creen que el nuevo fármaco podría ser inyectado por vía intravenosa para tratar a personas con infecciones que ponen su vida en peligro. O también podría producirse en forma de un gel que podría aplicarse sobre las heridas para tratar o prevenir su infección.

Sin embargo, advierte Chan-Park, hasta el momento los otros fármacos que han utilizado este enfoque de perforación de la membrana no han tenido mucho éxito. Los que en la poyata de un laboratorio se han mostrado prometedores, han resultado o bien ser tóxicos para las células animales o, simplemente, no funcionaron en el complejo entorno del cuerpo humano.

Para determinar definitivamente si las nanopartículas son seguras y funcionan en las personas será necesario realizar más pruebas. Las pruebas iniciales de las partículas de IBM con células de sangre humana y en ratones vivos han sido prometedoras. Allen señala que las nanopartículas no interactúan con las células de la sangre humana porque su carga eléctrica es significativamente mayor que la de las células bacterianas. No se observaron signos de toxicidad en los ratones inyectados con las partículas y ninguno de ellos murió.

Además del desarrollo de nanopartículas capaces de atacar a otros tipos de bacterias, el grupo de IBM está trabajando en la fabricación de grandes cantidades de polímeros de diseño para aumentar la capacidad de producción actual de dos gramos hasta las cantidades del orden de los kilogramos necesarias para los ensayos clínicos más grandes. IBM no entrará en el negocio farmacéutico, comenta Allen, pero la empresa planea asociarse con una empresa del campo de la salud para licenciar los fármacos poliméricos.

Fuente: Technology Review

Diseñan baterías de litio con una autonomía similar a las de gasolina y diesel

2011-04-09T10:01:00.000-07:00

Un equipo de investigadores de Risø DTU, el Laboratorio Nacional de Energía Sostenible de la Universidad Técnica de Dinamarca, está diseñando pilas de litio más duraderas, que podrían abastecer incluso a grandes camiones eléctricos. Estas baterías, denominadas Li-air, son, según sus creadores, una oportunidad prometedora para los coches eléctricos, porque la densidad de energía de estas baterías sería comparable a la de la gasolina y el diesel. En este proyecto también colaboran socios de la Escuela de Física de la DTU y científicos de EE.UU. y Japón.

esde hace unos años, la industria del automóvil vive la que podría denominarse como ‘revolución eléctrica’ del motor. En este proceso de cambio, los combustibles fósiles -indispensables hasta ahora para generar energía- tienen los días contados por tratarse de recursos no renovables y altamente contaminantes. Para sustituirlos, en este sector surgen continuamente nuevos avances tecnológicos respetuosos con el medio ambiente: sustitución de combustible por energía eléctrica, empleo de baterías de litio u otros metales…

Con respecto a estas últimas, hasta ahora estas grandes pilas no proporcionaban autonomía suficiente a los vehículos como lo hace el carburante convencional ni tampoco la potencia necesaria para alcanzar cierta velocidad.

Por ello, un grupo de científicos del Risø DTU, Laboratorio Nacional de Energía Sostenible la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) trabaja en el diseño de nuevas baterías de litio más duraderas y eficientes, tal y como cuentan en esta nota de prensa publicada en su portal web.

Al frente de esta iniciativa, en la que colaboran además socios de la Escuela de Física de la DTU e investigadores de EE.UU. y Japón, está Tejs Vegge, científico senior de la división de Investigación de Materiales del Risø DTU.

Según Vegge, las baterías de Li-air -nombre que reciben estas pilas- son una oportunidad prometedora para los coches eléctricos: “Si tenemos éxito en el desarrollo de esta tecnología, nos enfrentamos a la última irrupción de los coches eléctricos, porque en la práctica, la densidad de energía de las baterías de Li-air será comparable a la de las baterías de gasolina y diesel, si se tiene en cuenta que un motor de combustión sólo tiene una eficiencia de alrededor del 30 por ciento”.

Baterías a base de pilas de litio

La apuesta del equipo de Vegge por el litio como materia prima de las baterías de coches eléctricos se basa en sus propiedades: de origen natural, es un metal blando y uno de sus puntos fuertes es la ligereza. Además, es un metal muy reactivo y se corroe rápidamente en una atmósfera húmeda.

En concreto, “la batería de Li-air ha sido diseñada con un electrodo de litio (ánodo), un electrolito y un carbón poroso electrodo (cátodo), lo que atrae el oxígeno del aire cuando la batería está operativa.

De esta manera, la batería cuenta con una apertura en un extremo, por donde tiene un suministro propio de oxígeno. Durante la descarga, el oxígeno reacciona con el litio para formar peróxido de litio (Li2O2), y durante la carga, este proceso se invierte para liberar oxígeno. Ambas reacciones se producen en la superficie del electrodo de carbono poroso”, explican los científicos daneses.

Comportamiento ‘humano’ de la batería

Al igual que los seres humanos, la batería aumenta de peso y, en ocasiones, padece falta de aire, lo que en el caso de los humanos llamaríamos falta de aliento.

Según Soren Jensen Højgaard, investigador de la división de Pilas de Combustible y Química del Estado Sólido del Risø DTU que también trabaja en esta iniciativa: “La interacción con el aire requiere que el electrodo tenga una superficie muy grande. Los prototipos con los que estamos trabajando ahora cuentan con una densidad de corriente de aproximadamente un miliamperio por centímetro cuadrado de superficie, y esto ha de ser aumentado antes de que las baterías estén listas para ser utilizadas”.

Al mismo tiempo, el electrodo puede tener falta de aire: “El oxígeno absorbido por la batería reacciona con el litio para formar peróxido de litio, que puede provocar la obstrucción de los agregados en los canales de la batería, haciendo que se bloqueen y se prohíba el suministro de oxígeno adicional. En nuestras pruebas, utilizamos el oxígeno puro, pero los problemas se acumulan cuando el oxígeno tiene que ser extraído del aire ordinario”, afirma Soren Jensen Højgaard, quien matiza que “este aire contiene también humedad, y hay que tener en cuenta que el litio y la humedad no hacen una buena combinación”.

Dichos estudios, publicados en esta nota, complementan las investigaciones sobre baterías de litio realizadas por el laboratorio danés.

En cuanto a su vida útil, las actuales baterías son caras y sólo son capaces de almacenar una cantidad relativamente baja de energía, hecho que recoge este informe. sobre energía elaborado por Hans Larsen y Leif Sønderberg Petersen, ambos investigadores del Risø DTU.

“La densidad de energía en las baterías actuales es casi dos veces menor que la de los combustibles fósiles. Esto significa que un conjunto de baterías que contiene la energía correspondiente a 50 litros de gasolina pesa entre 1,5 y 2 toneladas”, afirma el estudio.

De la teoría a la práctica

Para probar las múltiples propiedades de la batería, los científicos emplearon un congelador: “Las baterías tienen que ser capaces de soportar fuertes heladas y el calor extremo, es decir, resistir hasta -60°C y temperaturas en torno a los 50°C”, puntualiza Søren Højgaard Jensen.

Otro de los retos de los investigadores daneses es aumentar la resistencia y capacidad de carga de estas baterías. Pero no sólo eso.

Además de la cantidad de carga que la batería debe ser capaz de soportar, también debe ser un proceso lo más rápido posible: “Piense en el volumen de energía transferida al repostar gasolina en su coche. Se tarda un par de minutos, y con ello usted puede recorrer otros 800 ó 1.000 kilómetros.

Este es un verdadero reto para las baterías de Li-air, ya que potencialmente pueden ser capaces de contener la misma cantidad de energía que la gasolina, pero se necesita mucho más tiempo para abastecerse de combustible”, asegura Tejs Vegge.

Estaciones de recarga más rápidas

Mientras los investigadores del Risø DTU siguen trabajando en el diseño de estas baterías de litio, cientos de kilómetros al este, concretamente en Alemania, la empresa Siemens ha lanzado recientemente la estación de recarga eléctrica CP700A, más rápida y segura para los conductores de vehículos eléctricos.

Las características de estas estaciones de recarga eléctrica se recogen en este informe, elaborado por la compañía.

Por un lado, durante la carga, el enchufe del vehículo y la manguera de carga no se separan sin autorización. Además, la estación tiene una salida de carga de 22 kilovatios y un sistema trifásico de corriente alterna de 32 amperios, lo que permite a los vehículos recargar en el intervalo de una hora, según se informa en esta nota.

Otra novedad es que para informar de la disponibilidad de uso, la iluminación exterior señaliza a una distancia si la estación está ocupada.

Los prototipos de esta estación de carga ya han sido utilizados en proyectos realizados por el Ministerio alemán de Medio Ambiente en varias regiones del país. Esta nueva estación de carga también se utilizará en el proyecto eMotion, patrocinado por la Unión Europea.

Fuente: Tendencias21

El primer procesador de plástico para ordenadores

2011-03-30T14:47:00.000-07:00

Dos acontecimientos recientes—un procesador de plástico y la memoria impresa—demuestran que la informática no tiene por qué basarse en el silicio rígido.

Es posible que el silicio sea la base de todos los ordenadores nuestro alrededor, pero la rígida inflexibilidad de este semiconductor implica que no puede abarcarlo todo. El primer procesador de ordenador y los primeros chips de memoria fabricados con semiconductores plásticos sugieren que, en un futuro, no habrá nada fuera del alcance de la potencia de los ordenadores.

Un equipo de investigadores europeos utilizó 4000 transistores de plástico, u orgánicos, para crear el microprocesador de plástico, que mide aproximadamente dos centímetros cuadrados y está construido sobre una lámina de plástico flexible. "En comparación con el uso de silicio, esto tiene la ventaja de un precio más bajo y de poder ser flexible," señala Jan Genoe del centro de nanotecnología IMEC en Lovaina, Bélgica. Genoe y otros colaboradores del IMEC trabajaron con investigadores de la organización de investigación TNO y la empresa de pantallas Polymer Vision, ambas con sede en los Países Bajos.

Hasta el momento, el procesador puede sólo puede ejecutar un programa simple de 16 instrucciones. Los comandos están grabados sobre un segundo papel con circuitos de plástico que se puede conectar al procesador para "cargar" el programa. Esto permite al procesador calcular un promedio corriente de una señal entrante, algo que un chip que participe en el procesamiento una señal de un sensor podría hacer, indica Genoe. El chip funciona a una velocidad de seis hertz—del orden de un millón de veces más lento que un ordenador de escritorio moderno, y sólo puede procesar la información en bloques de ocho bits como máximo, frente a los 128 bits de los procesadores de ordenador actuales.

Los transistores orgánicos ya se han utilizado en algunos indicadores LED y etiquetas RFID, pero aún no han sido utilizado para fabricar un procesador de ningún tipo. El microprocesador en cuestión fue presentado en la conferencia ISSCC que tuvo lugar en San José, California, el mes pasado.

La fabricación del procesador empieza con una hoja de plástico flexible de 25 micrómetros de ancho, "como lo que podría usar para envolver su almuerzo", indica Genoe. A continuación, se deposita una capa de electrodos de oro en la parte superior, seguida de una capa aislante de plástico, otra capa de electrodos de oro y los semiconductores de plástico que forman el procesador de 4.000 transistores. Los transistores se fabricaron haciendo girar una película de plástico para extender una gota de líquido orgánico en una capa fina y uniforme. Cuando la película se calienta suavemente el líquido se convierte en pentaceno sólido, un semiconductor orgánico de uso común. Por último, las diferentes capas fueron grabadas usando fotolitografía para obtener el patrón final para los transistores.

En el futuro, los procesadores podrían ser más baratos mediante la impresión de los componentes orgánicos como si fueran tinta, señala Genoe. "Hay varios grupos de investigación que trabajan en la impresión rollo a rollo u hoja a hoja", comenta Genoe, "pero todavía se requieren algunos avances para producir pequeños transistores orgánicos que no se tambaleen", es decir, físicamente irregulares. Hasta el momento, los mejores métodos de impresión a escala de laboratorio sólo permiten producir transistores fiables en la escala de las decenas de micrómetros, indica él.

La creación de un procesador a partir de transistores de plástico fue un reto, porque a diferencia de los fabricados de cristales de silicio ordenados, no se puede confiar en que cada uno se comporte como los otros. Cada transistor de plástico se comporta de forma ligeramente diferente, ya que están constituidos por una colección de cristales amorfos de pentaceno entrelazados. "Nunca nos encontraremos con dos iguales", afirma Geneo. "Tuvimos que estudiar y simular la variabilidad para elaborar el diseño con la mayor probabilidad de comportarse correctamente".

El equipo tuvo éxito, pero eso no significa que el escenario esté preparado para que los procesadores de plástico desplacen a los de silicio en los ordenadores de los consumidores. "Los materiales orgánicos limitan fundamentalmente la velocidad de operación", explica Genoe. Se espera que los procesadores de plásticos aparezcan en los lugares donde el silicio se ve impedido por su coste o por su inflexibilidad física. El menor coste de los materiales orgánicos utilizados en comparación con el silicio convencional debe hacer el enfoque de plástico alrededor de 10 veces más barato.

"Se puede imaginar un sensor orgánico de gas envuelto alrededor de un tubo de gas que informe sobre las fugas con un microprocesador flexible para eliminar el ruido de la señal", indica Genoe. La electrónica de plástico también podría permitir el desarrollo de pantallas interactivas desechables que se integrarían en el embalaje, por ejemplo, de los productos de alimentación, continua Genoe. "Sería posible que pudiéramos pulsar un botón para que se sumaran las calorías de las galletas que hemos comido", explica Genoe.

Sin embargo, estas aplicaciones requerirán algo más que procesadores de plástico, afirma Wei Zhang, quien trabaja en dispositivos electrónicos orgánicos en la Universidad de Minnesota. En la misma conferencia donde se dio a conocer el procesador orgánico, Zhang y sus colegas presentaron la primera memoria orgánica impresa de un tipo conocido como DRAM, que opera junto con el procesador en la mayoría de ordenadores para el almacenamiento de datos a corto plazo. La matriz de memoria de 24 milímetros cuadrados, fue fabricada mediante la acumulación de varias capas de "tinta" de materia orgánica saliente de una boquilla parecida a la de un aerosol. Ésta puede almacenar 64 bits de información.

Los dispositivos de memoria impresa anteriores han sido no volátiles lo que que significa que guardaban los datos incluso cuando se desconectaba la corriente y no es adecuado para el almacenamiento a corto plazo que implica la frecuente escritura, lectura y reescritura, afirma Zhang. El grupo de Minnesota fue capaz de imprimir DRAM porque ideó un tipo de transistores orgánicos impresos que utiliza un gel rico en iones para el material aislante que separa los electrodos.

Los iones del interior permiten que la capa de gel almacene más carga que un aislante convencional de iones libres. Esto aborda dos problemas que han limitado el desarrollo de la memoria orgánica. La capacidad de carga de almacenamiento de el gel reduce la energía necesaria para operar el transistor y la memoria construida con él; también permite a los niveles de carga utilizados para representar los 1 y los 0 en la memoria ser muy distintos y persistir durante un minuto sin requerir refrescar la memoria.

La DRAM orgánica impresa podría ser utilizada para el almacenamiento a corto plazo de los marcos de imágenes en pantallas que actualmente están siendo producidas con LEDs orgánicos impresos, indica Zhang. Ello permitiría que más dispositivos se fabricaran usando los métodos de impresión y eliminar algunos componentes de silicio, reduciendo los costes.

Encontrar una manera de combinar los microprocesadores orgánicos y la memoria orgánica podría reducir aún más los precios, aunque Zhang aclara que los dos todavía no están listos para conectarse. "Estos esfuerzos son técnicas nuevas, por lo que no podemos garantizar que serán construidos ni que funcionaran juntos", afirma Zhang. "Sin embargo, en el futuro, tendría sentido."

Fuente: Technology Review

Descubren cómo mantener intacto el ADN

2011-03-26T22:24:00.000-07:00

Un equipo de investigadores de la Universidad de Rochester señala haber descubierto el mecanismo natural por el que la replicación del ADN corrige los errores genéticos. Los científicos esperan que este descubrimiento propicie la aparición de medicamentos que potencien dicho mecanismo, con el fin de proteger mayores proporciones de ADN a lo largo del tiempo. Esta protección genética artificial ralentizaría el envejecimiento y permitiría erradicar enfermedades relacionadas con él, asegurando “vidas más sanas y duraderas”. El medicamento podría estar listo en 25 años, señalan los investigadores.

El ADN contiene todas las instrucciones genéticas que nos constituyen, y el mantenimiento o no de su integridad a lo largo de la vida es una parte clave, aunque muy compleja, del proceso de envejecimiento.

Recientemente, científicos de la Universidad de Rochester, en Estados Unidos, han descubierto un mecanismo natural de preservación del ADN, lo que abriría la posibilidad de desarrollar intervenciones para mejorar la preservación de la información genética.

Dichas intervenciones consistirían en reprimir la pérdida o el daño de nuestra constitución genética para mantener nuestro ADN intacto durante más tiempo. De esta manera, podrían eludirse enfermedades relacionadas con el envejecimiento, como el cáncer o los trastornos neurodegenerativos.

Dos rutas genéticas

Según explica uno de los autores de la investigación, el director del Departamento de bioquímica y biofísica del Centro Médico de la Universidad de Rochester, Robert Bambara, en un comunicado emitido por dicha universidad, la presente investigación se encontraría “en sus primeros estadios” pero presenta ya “un gran potencial”, como factor de cambio de la experiencia humana.

En el Journal of Biological Chemistry, Bambara y sus colaboradores explican que un proceso conocido como acetilación es el que regula el mantenimiento del ADN. Los investigadores han descubierto que este proceso es el que determina el grado de fidelidad, tanto de la replicación como de la reparación genéticas.

Ya se sabía que, a medida que el ser humano ha ido evolucionando, se han generado dos “rutas” para la replicación y reparación de la materia genética: una de esas rutas, la vía “estándar”, elimina algunos daños y una cantidad moderada de errores del ADN, pero la otra, la vía “de élite”, elimina la inmensa mayoría de daños y errores genéticos durante la replicación del ADN.

Pero esta ruta de élite sólo la siguen pequeñas porciones de ADN encargadas de la creación de todas las proteínas que nos componen (de las células sanguíneas, cardiacas, del hígado, etc.) porque requiere de mucha energía y, por tanto, “cuesta” más al organismo. El resto del ADN, que no genera proteínas, toma la ruta “estándar”, que requiere de menos recursos.

Aunque, como hemos dicho, todo esto ya se conocía, hasta ahora los científicos no habían podido comprender qué es lo que determina o controla cuál de las rutas seguirá una porción de ADN concreta.

Una vida más larga, sin enfermedades

Bambara y sus colaboradores han descubierto que, como un policía que dirige el tráfico en un cruce, la acetilación es el proceso que determina qué porciones genéticas han de tomar qué ruta, y que favorece la protección del ADN que genera proteínas, al hacerlo seguir la “ruta de élite”.

Otra de las autoras del estudio, Lata Balakrishnan, señala que si se descubre la manera de mejorar la protección del ADN, básicamente fomentando lo que nuestro cuerpo ya hace para eliminar errores (en el caso del ADN generador de proteínas), eso podría ayudarnos a vivir más tiempo.

Según Balakrishnan: “Una medicación que causara una pequeña alteración en el mecanismo regulatorio de la acetilación podría cambiar la media de incidencia del cáncer o de las enfermedades neurológicas, y aumentar la esperanza de vida humana actual”.

Bambara añade que este medicamento “no sería la llave hacia la inmortalidad”, pero sí podría ser clave para lograr “una vida más larga, libre de enfermedades”.

Copias más exactas

La replicación genética es un proceso complejo, propenso a errores, que se produce cuando las células se dividen y nuestro ADN se duplica.

Las copias duplicadas de ADN están inicialmente formadas por piezas aisladas, que posteriormente se unen para dar lugar a una hebra de ADN, nueva y completa. La primera mitad del segmento de ADN, por separado, es la que contiene normalmente la mayoría de los errores, mientras que es menos normal que los errores aparezcan en la segunda mitad del segmento.

En el caso del ADN que sigue la ruta estándar, el primer 20% de cada segmento de ADN por separado es eliminado. Ese espacio vacío es rellenado entonces con el segundo segmento, que es una sección más segura. La unión de ambos segmentos forma finalmente la hebra completa de ADN.

En comparación, en el caso del ADN que sigue la ruta de élite, se elimina el 30 ó el 40% del primer segmento, lo que significa que se eliminan más errores y daños antes de que éste y el otro segmento se unan. El resultado final es una copia de ADN mucho más exacta.

Hasta ahora, la mayoría de los estudios sobre el envejecimiento se han dirigido a conocer los agentes específicos que dañan el ADN, las llamadas especies reactivas del oxígeno (ERO), y a intentar comprender cómo reducir dichos agentes.

Medicamento en 25 años

Esta nueva investigación, en cambio, se ha centrado en una pequeñísima parte del proceso del envejecimiento, que podría tener una gran importancia.

Bambara y su equipo están investigando ahora más a fondo el recién identificado proceso regulatorio de la acetilación para determinar cómo sería posible intervenir para aumentar la protección que de la información genética hace el cuerpo, de manera natural.

En concreto, los científicos están analizando sistemas celulares humanos y del hongo de la levadura, para establecer cómo las proteínas de las células trabajan en conjunción para activar la acetilación.

Bambara afirma que “hoy día, el trascurso entre un descubrimiento inicial y el desarrollo de un medicamento relacionado es rápido”. El científico cree que podría tener algún tipo de medicamento que ayude a vivir más tiempo y de manera más saludable en unos 25 años.

fuente: TENDENCIAS21

Esperma cultivado en una placa

2011-03-26T22:16:00.000-07:00

Unos investigadores logran crear espermatozoides capaces de producir descendencia con éxito en ratones—un desarrollo que podría algún día ayudar a los hombres infértiles.

En un paso significativo hacia la lucha contra la infertilidad masculina, un grupo de investigadores de la Universidad de la Ciudad de Yokohama ha cultivado espermatozoides de ratón en una placa y los han utilizado para producir crías que, mismamente, eran fértiles en la edad adulta.

Los investigadores comenzaron con pequeños fragmentos de tejido con células madre de esperma, llamadas espermatogonias, recogidas de los testículos de ratones bebé. Después cultivaron las células para conseguir esperma funcional, utilizando diversos productos químicos para simular el ambiente natural de los testículos. Los resultados del estudio, publicado en la edición de esta semana de Nature, pueden llegar a beneficiar a los hombres y a los niños infértiles sometidos a quimioterapia.

"Cuando las personas con cáncer se someten a tratamiento, casi siempre acaban estériles", señala Martin Dym, profesor de bioquímica en la Universidad de Georgetown. Dym no estuvo involucrado en el estudio. "En los hombres, se puede congelar una muestra de semen antes del tratamiento, pero en los niños [antes de la pubertad], no se puede. Sin embargo, sí poseen células de los testículos, y si se pudieran desarrollar mediante cultivo, podrían ser utilizadas en la fertilización in vitro en el futuro".

Dym añade que la técnica también podría ser usada para redirigir las células en los testículos de hombres infértiles y producir espermatozoides funcionales. "Estos hombres no poseen espermatozoides normales, pero sí tienen células madre espermatogoniales que lo son", señala Dym.

Takehiko Ogawa, profesor de urología, junto a sus colegas en Japón, tomó biopsias de tejido de testículos de ratones bebé que contenían células espermatogoniales pero no espermatozoides maduros (los ratones eran demasiado jóvenes para producir esperma.) Para simular el ambiente natural de los testículos, Ogawa suspendió los fragmentos sobre un soporte semisólido, bañándolos parcialmente en líquido.

El líquido contenía un cóctel de sustancias químicas llamadas KSR (knockout serum replacement), una formulación que, en contra de lo que se pudiera pensar en un principio, se utiliza en cultivos de células madre embrionarias para mantenerlas en su estado indiferenciado. En esta ocasión, Ogawa encontró que el KSR tenía el efecto contrario, animando a las espermatogonias a diferenciarse en esperma maduro.

"Todavía no hemos identificado los factores clave en el KSR que realmente ayudaron a nuestro sistema", señala Ogawa. "Mi próximo reto es identificar esos factores y hacer un medio de cultivo incluso mejor, con el que mejorar la calidad del esperma, y hacerlo aplicable a otros animales".

Aunque el conteo de esperma in vitro fue relativamente bajo, los espermatozoides producidos eran funcionales. El grupo inseminó ratones adultos con el esperma cultivado, y encontró que eran capaces de producir crías que, a su vez, fueron capaces de aparearse de forma natural. "La evaluación final de la funcionalidad de los espermatozoides era crear descendencia y ver la salubridad de los hijos", afirma Ogawa. "Sigo manteniendo la descendencia, tienen alrededor de 14 meses de edad y parecen muy normales, en comparación con otros ratones".

En los últimos años, varios grupos de investigación han utilizado diversas técnicas para cultivar esperma a partir de células madre embrionarias, añadiendo factores de crecimiento para estimular que las células madre se diferencien. Si bien algunos esfuerzos fueron capaces de producir esperma con éxito, los investigadores han sido incapaces de replicar estos resultados, y no se ha demostrado que produzcan crías fértiles. Ogawa señala que el nuevo sistema es bastante sencillo, y espera que otros investigadores intenten replicarlo.

La gama completa de consecuencias para la salud de los animales producidos a partir de esperma in vitro aún está por verse. Steve Krawetz, profesor de obstetricia y ginecología en la Universidad del Estado de Wayne, señala que a medida que las células se diferencian en espermatozoides, se producen importantes cambios en su ADN que hacen que las células sean vulnerables a los factores ambientales. Dependiendo de lo que esté en el entorno, los factores podrían afectar al ADN de una célula, creando defectos que podrían ser pasados a las generaciones futuras.

"No conocemos las consecuencias o efectos transgeneracionales a largo plazo", señala Krawetz. "Sin embargo, como sistema modelo, esto es fantástico. Nos da la oportunidad de empezar a hacer un análisis de los componentes de un entorno in vitro y, específicamente, modificar y analizar las células de una manera mucho más fácil. Es un gran paso adelante".

Fuente: tecnologyreview

Crean baterías que se cargan rápidamente, gracias a una nanoestructura 3D

2011-03-26T22:03:00.000-07:00

Científicos estadounidenses han desarrollado una nanoestructura tridimensional para baterías, que permite que éstas se carguen muy rápidamente, en tan solo unos minutos. El sistema sirve para cualquier tipo de baterías y se puede aplicar en fabricaciones a escala industrial. Esta minúscula solución servirá para reducir drásticamente el tiempo de recarga de las baterías de los vehículos eléctricos, y también para la fabricación de teléfonos u ordenadores portátiles que se carguen casi instantáneamente.

Científicos de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos, han desarrollado una nanoestructura tridimensional (el nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro ) para baterías, que permite que éstas se carguen muy rápidamente, en sólo cuestión de minutos.

Además de este aumento en la velocidad de carga, las baterías ganan con esta nanoestructura una capacidad mayor de almacenamiento de energía, explican los investigadores.

Ambas características son esenciales para el funcionamiento óptimo de diversos aparatos, como los vehículos eléctricos, algunos dispositivos médicos o militares, y para la tecnología láser.

Aunar batería y condensador

En un comunicado de la Universidad de Illinois, el principal desarrollador de la tecnología, el profesor de ciencias de los materiales e ingeniería, Paul Braun, explica que este sistema permitirá crear baterías con la misma potencia que los condensadores, pero con una gran capacidad de almacenamiento energético.

Los condensadores contienen electrodos que forman campos eléctricos cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de ellos. Aunque este campo eléctrico puede almacenar energía para ser liberada posteriormente, la capacidad de almacenamiento energético de los condensadores es escasa.

Sin embargo, dada las ventajas que presentan los condensadores frente a las baterías (además de ser capaces de recibir y suministrar energía rápidamente, son más baratos que las baterías, no contienen elementos tóxicos o inflamables y presentan una vida útil mucho más duradera) los científicos llevan tiempo intentando desarrollar condensadores con una mayor capacidad de almacenamiento energético, algo que podría conseguirse gracias a la nanotecnología.

Según Braun: “La mayoría de los condensadores almacenan muy poca energía. La pueden liberar rápidamente, pero no guardar mucha. Por su parte, la mayoría de las baterías almacenan una cantidad de energía razonablemente abundante, pero no pueden proporcionarla ni recibirla rápidamente”. Gracias a la nanoestructura tridimensional creada, un sistema que incluya ambas capacidades ya es posible.

Una fina película tridimensional

El rendimiento de las baterías recargables típicas (de ión de litio o de níquel ) se degrada significativamente cuando éstas son cargadas o descargadas con rapidez.

Por otro lado, si se convierte el material activo de los electrodos de la batería en una fina película, se consigue que la batería cargue y descargue rápidamente, pero se reduce su capacidad hasta casi anularla, porque el material activo carece del volumen necesario para almacenar energía.

Lo que Braun y sus colaboradores han hecho es convertir esa fina película de material activo en una estructura tridimensional. De esta forma, han conseguido una gran capacidad de almacenamiento energético dentro de ella, así como un caudal energético importante.

Los científicos han demostrado que, con este sistema, los electrodos de la batería se pueden cargar y descargar en tan sólo unos segundos (entre 10 y 100 veces más rápido de lo normal), y aún así funcionar normalmente, en aparatos ya existentes.

El proceso seguido para crear la estructura 3D se utiliza también a gran escala en la industria, por lo que esta técnica podría llevarse a cualquier nivel de fabricación. Dicho proceso consistió, en primer lugar, en recubrir una superficie con esferas minúsculas, que fueron empaquetadas todas juntas, muy apretadas unas con otras, para formar un entramado.

Después, los investigadores rellenaron los espacios entre las esferas y alrededor de éstas con metal. Las esferas, entonces, se disolvieron o derritieron, dando lugar a un entramado metálico y poroso en 3D, similar al de una esponja.

Posteriormente, gracias a un proceso denominado electropulimento, los científicos trataron uniformemente la superficie del entramado para aumentar sus poros y generar un armazón abierto. Por último, este armazón fue cubierto con una fina película de material activo.

Posibles aplicaciones

El resultado obtenido fue una estructura bicontinua, con pequeñas interconexiones que permiten que los iones de litio se muevan rápidamente (el material activo es una película fina, lo que hace que la difusión cinética sea rápida), pero también un entramado metálico con buena conductividad eléctrica.

Braun y su equipo han demostrado que dicha nanoestructura sirve tanto con baterías de ión de litio como con baterías de níquel, y afirman que puede usarse con cualquier material de batería que pueda depositarse en el entramado, es decir, que el sistema no está vinculado con un tipo específico de batería, sino que es un nuevo paradigma tridimensional destinado a mejorar cualquier tipo de batería existente.

El sistema podría propiciar la creación de teléfonos u ordenadores portátiles que se carguen en sólo unos minutos. También serviría para dispositivos láser de alta potencia o desfibriladores (aparatos que aplican descargas eléctricas para restablecer el ritmo cardiaco normal), de manera que éstos no necesiten tiempo de recarga antes o entre cada descarga o pulso, en el caso del láser.

Braun se muestra especialmente optimista en las aplicaciones del sistema en vehículos eléctricos. La duración y el tiempo de recarga de las baterías son importantes limitaciones para este tipo de vehículos que no resultan prácticos para viajes largos, debido a que su batería sólo aguanta unos 160 kilómetros y, además, requiere una hora de recarga.

“Si se puede recargar la batería rápidamente, se pueden tener vehículos eléctricos que tarden en cargarse lo mismo que se tarda en poner gasolina”, afirma el científico. Los investigadores han detallado los aspectos de su invento en un artículo publicado por Nature Nanotechnology.

Fuente: Tendencia21

Utilizan la tecnología LED para tratar el cáncer cervical

2011-03-20T13:19:00.000-07:00

Las compañías Sagentia y Photocure, especializadas en la tecnología de fototerapia dinámica, han desarrollado un dispositivo que cura el cáncer cervical en sus estadios iniciales, utilizando sólo una fuente de luz LED y un medicamento en forma de pomada. El dispositivo, bautizado como Cervira, se coloca en la zona afectada durante unas 24 horas, periodo en que la paciente puede seguir con su vida cotidiana. Una vez aplicado el tratamiento, el tejido cancerígeno es eliminado gracias a una reacción propiciada por la luz.

El cáncer cervical es un tipo de cáncer que se desarrolla en el útero. Se estima que es el segundo tipo de cáncer más común en mujeres, y en países en vías de desarrollo es el más frecuente, con un diagnóstico de más de 400.000 nuevos casos cada año.

Ahora, investigadores de la compañía británica Sagentia y de la empresa noruega Photocure han desarrollado un método de tratamiento del cáncer cervical en sus estadios iniciales.

Se trata de un novedoso sistema que utiliza una fuente de luz LED (de diodos semiconductores que emiten luz) para aplicar, en la zona afectada, una pomada de medicamento y la cantidad de luz precisa para que dicho medicamento resulte efectivo.

Eliminar el tejido enfermo

Bautizado como Cervira, este sistema se ha basado en un campo emergente conocido como terapia fotodinámica o PDT, por sus siglas en inglés.

La PDT en una tecnología que se utiliza para erradicar tumores en estadios iniciales, e incluso para reducir el tamaño de tumores en estadios finales, y que implica tres componentes clave: un fotosensibilizador, luz (con una longitud de onda adecuada para el fotosensiblizador) y el oxígeno de los tejidos.

La luz hace que el fotosensibilizador, a su vez, provoque que el oxígeno de los tejidos dañe y acabe con los tejidos expuestos al haz (por ejemplo, con las células cancerígenas).

En el caso de Cervira, la fuente de luz LED se utiliza para atacar de manera específica las células malignas que propician la aparición de cánceres agresivos, preservando al mismo tiempo el tejido sano de la paciente.

Según explica Euan Morrison, director de óptica avanzada y tecnologías lumínicas de Sagentia, haciendo incidir luz LED sobre los tumores se activa una reacción que, con el tiempo, acaba eliminando el tejido enfermo.

En un artículo aparecido en la revista The Engineer, Morrison añade que los investigadores han trabajado muy de cerca con los fabricantes de diodos emisores de luz (LEDs) para asegurar la obtención de fuentes muy específicas de luz en términos de intensidad y longitud de onda.

Cómo funciona

Actualmente, los tratamientos del cáncer cervical en estadios iniciales suelen ser de dos tipos. Por un lado, se puede practicar una supervisión continuada, dado que algunas lesiones en este estadio remiten naturalmente por sí solas.

Por otra parte, también pueden aplicarse la cirugía preventiva o la cauterización por láser. Estas soluciones presentan algunos problemas: los controles continuados suelen causar una ansiedad permanente en las pacientes, mientras que la cirugía puede producir infecciones postquirúrgicas e incluso reducir la fertilidad.

Los científicos esperan superar ambos escollos gracias al sistema Cervira, que funciona de la siguiente forma: En primer lugar, un ginecólogo o un colposcopista colocan el dispositivo en el cuello del útero.

Una sección hueca situada al final del dispositivo mantiene la pomada de medicamento contra esta parte del cuerpo, en la fase inicial de absorción del tratamiento.

Unas horas después de la aplicación del medicamento, la fuente de luz LED integrada en esa misma sección hueca se activa de manera automática, haciendo incidir sobre la zona tratada la dosis necesaria de iluminación, en una longitud de onda correcta.

Segunda fase de pruebas

El dispositivo puede dejarse colocado en el cuello del útero más de 24 horas. Durante este tiempo, las pacientes pueden abandonar el hospital y continuar con sus actividades cotidianas. Finalmente, ellas mismas pueden quitarse el dispositivo Cervira.

Morrison afirma que se ha hecho un enorme esfuerzo en las fases iniciales del proyecto de desarrollo del dispositivo, para conseguir que éste tuviera la forma apropiada y no incomodase a las pacientes.

Los científicos esperan que, a pesar de la generalización de la vacuna contra el cáncer cervical como medida de prevención, Cervira sirva para ayudar a salvar vidas. De momento, el sistema se encuentra en la Fase II de pruebas clínicas en múltiples centros de Estados Unidos y Europa.

Fuente: Tendencias21

Un nuevo enfoque para el tratamiento de la artritis reumatoide

2011-03-16T15:23:00.000-07:00

Una nueva proteína diseñada para inhibir las moléculas que causan la inflamación no sólo reduce los síntomas de la artritis reumatoide en ratones, sino que también podría tener el potencial de revertir el curso de la enfermedad. Los investigadores esperan que los hallazgos apunten hacia una nueva terapia para esta enfermedad incapacitadora y de difícil tratamiento, que ocurre cuando el sistema inmune ataca las articulaciones del propio cuerpo. Incluso los medicamentos más eficaces para frenar la inflamación articular solamente son compatibles en aproximadamente la mitad de los pacientes que los prueban.

Los medicamentos actuales para la artritis reumatoide inhiben el factor de necrosis tumoral (TNF, por sus siglas en inglés), una molécula inflamatoria que se sabe que juega un papel importante en la regulación del sistema inmune y que se ve implicada en numerosas enfermedades, desde el cáncer a la esclerosis múltiple. Sin embargo, estos medicamentos anti-TNF también pueden aumentar el riesgo de cáncer, agravar otras enfermedades autoinmunes, y costarle a un paciente hasta 20.000 dólares al año.

La proteína sintética, descrita en línea la semana pasada en la revista Science, parece apuntar al TNF de una forma mucho más específica y debería poderse producir por un coste mucho menor.
Un grupo de más de 20 científicos, dirigidos por el investigador en reumatología Chuanju Liu del Centro Médico Langone de la Universidad de Nueva York, descubrió que una proteína llamada progranulina se une a los receptores de TNF y que al administrar la proteína a ratones con artritis reumatoide sus síntomas se reducían o incluso desaparecían por completo. Seguidamente, el grupo determinó qué fragmentos de la progranulina eran los responsables de la unión al TNF y combinaron esos fragmentos para diseñar una proteína que funciona aún mejor como supresor de la enfermedad. Los ratones con artritis leve parecían no haberse curado de la enfermedad después de varias semanas de inyecciones regulares de la progranulina modificada, que los investigadores denominaron Atsttrin.

"Para la artritis leve y temprana, nuestra molécula puede prevenir por completo la inflamación--de alguna manera revierte la progresión de la enfermedad", señala Liu. En los ratones con una forma más aguda de la enfermedad, la Atsttrin redujo la gravedad de los síntomas a la mitad. Además, destaca Liu, como la proteína se puede cultivar en bacterias, en lugar de células de mamíferos, podría ser mucho menos costosa que los inhibidores de TNF disponibles en la actualidad.

"Los resultados son realmente espectaculares", comenta Paul Anderson, experto en reumatología de la Escuela Médica de Harvard, de Brigham y del Hospital de Mujeres de Boston, quien no participó en el estudio."Parece que [han encontrado] una nueva vía para el tratamiento de la artritis inflamatoria." Aunque los resultados deben ser abordados con cautela, puesto que la investigación con animales no se traduce necesariamente a los seres humanos, el nuevo tratamiento funciona mejor en animales que los mejores medicamentos disponibles actualmente para los pacientes, destaca Anderson. "Proporciona una base muy fuerte para pasar al siguiente paso".

Liu ha cofundado una empresa para hacer precisamente eso, y actualmente ocupa la posición de asesor científico en la nueva startup, llamada Atreaon, que ha obtenido la licencia para explotar la tecnología de la NYU.

Fuente: tecnology Review

Descubren un medicamento que detiene la progresión del Parkinson

2011-03-16T12:42:00.000-07:00

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo crónico que provoca una discapacidad física progresiva. Hasta ahora, los tratamientos contra esta enfermedad habían servido para paliar sus síntomas, pero no para frenar su desarrollo. Recientemente, un equipo de científicos norteamericanos ha descubierto que una sustancia conocida como fenlibutirato es capaz de activar un gen que protege a las neuronas implicadas en el Parkinson, evitando que mueran. En pruebas realizadas con ratones enfermos de Parkinson se ha demostrado ya que el fenilbutirato funciona. En unos meses, saldrán los resultados de otras pruebas, llevadas a cabo desde 2009 con humanos

La enfermedad de Parkinson es un trastorno neurodegenerativo crónico que provoca progresivamente la discapacidad física. Esta discapacidad se produce por la destrucción de un tipo de neuronas de la sustancia negra del mesencéfalo, que es una región del tronco cerebral que está relacionada con la visión, la audición, el movimiento ocular y el movimiento corporal. Se calcula que el Parkinson es el segundo trastorno neurodegenerativo más frecuente del mundo, sólo superado en nivel de incidencia por el Alzheimer.

Es una enfermedad que suele aparecer entre los 50 y los 60 años, y se cree que afecta, a nivel global, a ciento sesenta y cuatro personas por cada cien mil habitantes. Activación de un gen clave En la actualidad, los medicamentos que se usan para tratar el Parkinson permiten paliar sus síntomas, pero no frenar el desarrollo de la enfermedad. Ahora, sin embargo, un equipo de científicos de la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado en Denver (Estados Unidos), ha descubierto un medicamento que podría detener la progresión del Parkinson. Según un comunicado de la UCDenver, los investigadores han demostrado ya que este medicamento funciona en ratones. Además, los científicos llevan realizando pruebas con humanos desde 2009. Los resultados de estos tests serán publicados en unos meses.

Uno de los autores de la investigación, Curt Freed, director de la división de farmacología y toxicología de la Escuela de Medicina de la UCDenver, explica que el medicamento descubierto puede prevenir la progresión del Parkinson mediante la activación de un gen esencial para la protección de las células cerebrales. Gracias a este gen, llamado DJ-1, se puede aumentar la producción de antioxidantes como el glutatión y reducir los efectos debilitadores del exceso de oxígeno en las células cerebrales. Además, la activación del DJ-1 ayuda a eliminar proteínas anómalas, que de otra manera se acumulan y matan a las neuronas.

Las neuronas dopaminérgicas del mesencéfalo, que se ven afectadas por el Parkinson, son particularmente susceptibles al exceso de oxígeno y los depósitos de proteínas anómalas, y de ahí la enorme importancia que para ellas tendría la activación de este gen. Un medicamento útil Zhou y Freed comenzaron a estudiar el gen DJ-1 en 2003, año en que otros investigadores europeos descubrieron que las mutaciones en el DJ-1 podían propiciar la enfermedad del Parkinson.

Los científicos de la UCDenver empezaron inmediatamente después de este descubrimiento a trabajar para averiguar porqué el gen DJ-1 era tan importante, y han publicado desde 2005 varios trabajos sobre el tema. Pero para convertir sus descubrimientos en un tratamiento práctico contra el Parkinson, necesitaban encontrar un medicamento que activase el gen DJ-1. “Sabíamos que algunos medicamentos pueden activar los genes. Por ejemplo, esteroides como la testosterona actúan sobre los genes de las células musculares para propiciar la creación de masa muscular”, explica Freed. Después de probar numerosos medicamentos, Freed y su colaborador, Wenbo Zhou, pionero en la investigación del Parkinson, descubrieron que una sustancia conocida como fenilbutirato podía activar el DJ-1, y evitar así que las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra del mesencéfalo muriesen. El siguiente paso en su investigación fue poner el fenilbutirato en agua de beber, para dárselo a ratones genéticamente programados para desarrollar el Parkinson a medida que envejecían.

Resultados de las pruebas Los ratones viejos que habían recibido el medicamento siguieron moviéndose con normalidad, no presentaron un declive de sus funciones cognitivas, y sus cerebros no acumularon la proteína que causa el Parkinson, afirman los investigadores. Por el contrario, ratones viejos del mismo grupo, pero que no habían tomado el fenilbutirato, mostraron un declive progresivo en sus habilidades de movimiento a medida que sus cerebros eran dañados por las proteínas anómalas. Queda aún por saber el efecto que tendrá el fenlibutirato en humanos con Parkinson. Freed espera que en, en un futuro, “los pacientes con Parkinson puedan tomar una pastilla y activar el gen DJ-1 para detener la discapacidad progresiva asociada a esta enfermedad”.

El científico añade que: “ahora mismo, cuando te diagnostican el Parkinson, debes esperar un declive progresivo de tu movilidad. Aunque medicamentos como la levodopa o L-DOPA sean muy importantes para la generación de dopamina en el cerebro y hagan el movimiento posible, tienen un escaso impacto en el deterioro de las células cerebrales del paciente” (la levodopa es el fármaco más eficaz disponible en el tratamiento de la Enfermedad de Parkinson). Los científicos han detallado los aspectos de su investigación en un artículo publicado por la revista especializada The Journal of Biological Chemistry.

Fuente: TENDENCIAS21

Investigadores de la Politécnica de Valencia crean unos snacks de manzana para aliviar los síntomas de la bacteria helicobacter pylori

2011-03-16T12:37:00.000-07:00

Gracias a una tecnología que permite incorporar ingredientes alimentarios en la estructura de alimentos porosos como frutas y hortalizas, un equipo de investigadores de la Politécnica de Valencia y del Instituto Universitario de Ingeniería de Alimentos para el desarrollo han logrado crear un snack que alivia los síntomas de la bacteria helicobacter pylori.

Un equipo de expertos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural (ETSIAMN) y del Instituto Universitario de Ingeniería de Alimentos para el Desarrollo han creado un snack de manzana con probióticos que reduce significativamente los ´sintomas y disminuye el riesto de desarrollar úlcera en los niños infectados por la bacteria helicobacter pylori. Según informa Europa Press, este mal afecta al 20 por ciento de los niños en edad escolar en los países desarrollados y hasta el 80 por ciento en los países subdesarrollados. La bacteria puede derivar en grastritis, úlcera estomacal e incluso cánder de estómago, pero en ocasiones tarda mucho en identificarse o incluso a veces no se llega a diagnosticar.

La principal investigadora del proyecto, Noelia Betoret, profesora de la ETSIAMN afirma que "el tratamiento con antibióticos es el único efectivo contra la infección por esta bacteria y, por tanto, capaz de eliminar los síntomas. Sin embargo, cada vez la bacteria es más resistente a los antibióticos y la dificultad de tratarla es cada vez mayor. Con los snacks que hemos desarrollado, podemos aliviar los síntomas provocados".

La tecnología con la que han sido desarrollados los snacks permite incorporar ingredientes alimentarios en la estructura de alimentos porosos como frutas y hortalizas. De esta forma, microorganismos con efecto probiótico se han incorporado a la manzana logrando crear un producto natural de fruta con efecto potencial contra la infección ocasionada por la bacteria.

Fuente: Instituto de la Ingenieria de España

La estimulación eléctrica podría devolver la voz a los mudos

2011-03-14T20:31:00.000-07:00

Un investigador del Virginia Tech College of Engineering de Estados Unidos está desarrollando un sistema de estimulación eléctrica que podría permitir a los mudos volver a hablar.

Según publica el Virginia Tech en un comunicado, el científico Alexander Leonessa pretende así ayudar a aquellas personas que han perdido la voz por padecer una parálisis o por haber sufrido un ictus, entre otros trastornos.

Mejorar la calidad de vida El sistema consistirá en un pequeño dispositivo para la aplicación de estimulación eléctrica sobre las cuerdas vocales paralizadas. Esta estimulación ayudará a personas mudas a hablar, pero también incluso a tragar y a respirar correctamente.

Según Leonessa, el dispositivo podría mejorar la calidad de vida de pacientes con parálisis vocal o discapacidades neuromusculares, a personas con ciertos trastornos, como lesión cerebral por trauma, esclerosis múltiple, parálisis cerebral o Parkinson.

El concepto de estimulación eléctrica sobre los músculos tiene ya varias décadas, y se aplica regularmente sobre las extremidades, para prevenir la atrofia muscular. Cuando, por cualquier razón, el cerebro deja de enviar los impulsos eléctricos que hacen posible que se muevan las extremidades, los músculos y nervios de éstas tienden a atrofiarse como consecuencia del desuso.

Por esta razón, los médicos utilizan estimuladores eléctricos artificiales que se colocan sobre la piel. Los pequeños shocks eléctricos que éstos proporcionan hacen que los músculos se contraigan. Esta actividad sencilla puede salvar las piernas o los brazos. Leonessa afirma que aplicar el mismo método a las cuerdas vocales permitirá inervar de nuevo sus músculos, mejorando así las capacidades de hablar, respirar y tragar de los pacientes.

Cinco años de pruebas Los humanos somos capaces de hablar gracias a que los repliegues membranosos o cuerdas vocales, parte del aparato fonador directamente responsable de la producción de voz, se abren y se cierran de manera muy similar a como lo hacen los párpados. De esta forma, generan o liberan aire a presión que hace vibrar a las cuerdas vocales. Así se produce el sonido.

En muchas casos, una de las cuerdas vocales puede verse afectada por parálisis, explica Leonessa. Esto provoca que no pueda cerrarse y, en consecuencia, que no se genere el aire a presión necesario para que se cree el sonido. En los próximos cinco años, Leonessa y sus colaboradores trabajarán con médicos del Center for Voice and Swallowing Disorders, de Centro Médico Baptista de Carolina del Norte para probar cómo la estimulación eléctrica, en forma de pequeños shocks eléctricos aplicados a las cuerdas vocales, sirve para devolver a pacientes mudos la capacidad de hablar, gracias a contracciones forzadas.

En su trabajo los científicos se enfrentan a varios desafíos. Por un lado, los músculos de las cuerdas vocales son irregulares y presentan características que varían con el tiempo, dependiendo de cada paciente. Por otro lado, un músculo estimulado cambia cuando se fatiga, y los modelos de cada músculo individual son distintos. Existe, además, una dificultad incluso mayor que todas éstas: el hecho de que hay una dilación significativa entre la estimulación y la contracción del músculo, que se añade a los retrasos en el procesamiento y la transmisión del propio sistema de estimulación eléctrica.

Características del dispositivo A pesar de estos desafíos, Leonessa pretende desarrollar un dispositivo portátil y no invasivo, adaptado para cada paciente. Su tamaño no será mayor que el de un iPod, y el aparato podrá llevarse acoplado al cinturón. Además, éste contará con pequeños cables que irán hasta un “parche” que se colocará sobre la garganta del paciente, con el fin de hacer llegar a sus cuerdas vocales la estimulación eléctrica necesaria para hablar. Leonessa explica que la respiración y la capacidad de tragar han sido muy atendidas en los casos de parálisis de cuerdas vocales.

Sin embargo, la vocalización está todavía considerada un problema sin solución, debido a la complejidad de la laringe y a las dificultades para estimular los músculos relevantes para el habla, sin cirugía invasiva (estos músculos se encuentran a un nivel profundo del cuello). El investigador cree que el dispositivo de estimulación eléctrica podría ser una solución real para la mudez. Salir de la incomunicación Éste no es el primer intento de devolver a las personas mudas o incapacitadas para hablar la posiblidad de comunicarse, usando la tecnología. Tal y como publicó en 2008 la revista Nature, otra fórmula que se está probando en esta dirección es la de los implantes cerebrales.

Con uno de estos implantes, científicos de la Universidad de Boston en Massachussets (Estados Unidos) consiguieron que una persona que padecía el llamado síndrome de enclaustramiento (que impide que el paciente mueva ninguno de sus músculos a pesar de estar completamente consciente), usara un sintetizador de voz para formar vocales, con solo pensarlo. Por otro lado, el pasado mes de julio, un equipo de científicos del Instituto Weizmann de Rehoboth, en Israel, informó del desarrollo de un dispositivo que, controlado por la respiración, permite a personas que han sufrido infartos cerebrales u otros traumatismos severos y que están inmovilizadas, expresar por escrito, a través de una pantalla de ordenador, sus pensamientos.

Por último, en septiembre de 2010, se hizo público el avance realizado por un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge, que consiste en un sistema que permite la comunicación con personas en estado vegetativo persistente. El dispositivo fabricado está constituido por monitores de electroencefalografía que, conectados a electrodos colocados sobre la cabeza de los pacientes, registran la actividad cerebral de éstos, decodificándola. Con esta tecnología, los científicos consiguieron que los pacientes les dijeran “sí” o “no” a preguntas realizadas, sólo con la modulación de sus pensamientos.

Fuente: tendencias21

Las células reprogramadas están llenas de mutaciones genéticas

2011-03-14T20:23:00.000-07:00

Las células adultas que han sido reprogramadas en células madre llevan una cierta cantidad de mutaciones genéticas, algunas de las cuales aparecen en genes que han sido vinculados al cáncer. Aunque los científicos no saben aún cómo podría afectar esto al uso de las células en medicina, afirman que los hallazgos muestran que las células necesitan ser estudiadas más extensivamente.

"A medida que consideremos usar estas células para terapias, tendremos que considerar qué tipo de pruebas de análisis y selección queremos hacer", asegura Lawrence Goldstein, profesor de biología molecular en la Universidad de California en San Diego. Una de las principales preocupaciones acerca de las terapias basadas en células madre ha sido si conllevan el riesgo de cáncer; tanto las células madre como las células cancerosas se caracterizan por su capacidad para dividirse continuamente.

En dos estudios publicados hoy en Nature, un grupo de investigadores analizaron el genoma de células madre pluripotentes inducidas (iPS), células adultas que han sido genéticamente o químicamente devueltas al estado de células madre. Estas células han atraído un intenso interés por parte de los científicos y el público como alternativa potencial a las células madre embrionarias. Al igual que sus primas derivadas de embriones, las células iPS pueden convertirse en cualquier tipo de tejido, haciéndolas buenas candidatas para las terapias de reemplazo celular. También son genéticamente compatibles con el paciente, lo que significa que no conllevan el riesgo de rechazo inmunológico asociado a los trasplantes de células ya existentes.

En un estudio, Goldstein, Kun Zhang y varios colaboradores de la Universidad de California en San Diego, secuenciaron la porción codificante de genes del genoma en 22 líneas de células iPS que habían sido reprogramadas utilizando varios métodos diferentes. "En cada línea celular que observamos, encontramos mutaciones genéticas únicas [letras genéticas] en la región de codificación de la proteína, con un promedio de seis mutaciones en cada línea celular", afirma Zhang.

Las distintas líneas de células poseían mutaciones en genes diferentes, aunque un número desproporcionado de mutaciones apareció en genes implicados en el crecimiento celular o en genes que han sido vinculados al cáncer.
Algunas de las mutaciones probablemente surgen de la presión evolutiva de crecer en una placa. Si una mutación al azar producida durante la división celular ayuda a las células hijas a crecer más rápido que otras, esa mutación se arraiga en la población. Sin embargo, el equipo de Zhang encontró que la tasa de mutación en las células iPS es 10 veces la tasa típica de las células cultivadas.

No está claro por qué las células iPS tienen una tasa de mutación tan alta. Los investigadores encontraron que aproximadamente la mitad de las mutaciones ocurrieron antes de la reprogramación y se podían encontrar en algunas células en la población inicial de la que se derivaron las células iPS. Las otras podrían haber ocurrido durante el proceso de reprogramación o al tiempo que las células iPS de nueva creación eran cultivadas. El equipo está ahora planeando pruebas similares con células madre embrionarias.

En el segundo estudio en la revista Nature, unos investigadores de Canadá y Finlandia utilizaron micromatrices—chips salpicados con fragmentos de ADN diana—para analizar otro tipo de mutación genética en las células iPS: pequeñas deleciones o duplicaciones de ADN conocidas como variaciones estructurales. Descubrieron que las células iPS tenían más de estas variaciones que cualquier célula de la piel o que las células madre embrionarias al comienzo del proceso de reprogramación, aunque las células que llevaban anomalías morían rápidamente mientras que la población seguía creciendo.

Los investigadores afirman que se necesita más investigación para entender lo que significan los resultados para el uso futuro de estas células en las terapias. "La gran pregunta es cuál de estos cambios es realmente importante", señala Jeanne Loring, directora del Centro de Medicina Regenerativa en el Scripps Research Institute. "Tenemos que entender cuáles son relevantes y cuáles son sólo ruido". Loring ha publicado resultados similares a los del segundo estudio este año.

"Para algunos tipos de cambios genéticos—las mutaciones en genes vinculados al cáncer, por ejemplo—claramente no se desearíamos utilizar las células en los pacientes", afirma Martin Pera, director del Centro Broad de Medicina Regenerativa en la Universidad del Sur de California, y que escribió un comentario que acompaña a la publicación en la revista Nature. "Sin embargo, para la amplia gama de cambios, no entendemos muy bien el significado funcional". Así es el caso de muchos estudios de genómica, "la capacidad de recoger información genética en profundidad ha superado nuestra capacidad de interpretarla", afirma. "Ese es el verdadero reto del futuro".
Parte del problema es que los científicos saben poco sobre los mecanismos subyacentes de la reprogramación. "Todavía no podemos determinar qué aspecto concreto del proceso de reprogramación o de un cultivo celular es responsable de generar estos cambios", explica Pera. "Si queremos solucionar este problema, tenemos que entender qué aspecto del proceso es fundamental".

Fuente: technologyReview

Pantalla táctil 3D con una longitud superior a los 10 metros

2011-03-08T06:44:00.000-08:00

Para un grupo de jóvenes promesas en ingeniería de la Universidad de Groningen en los Países Bajos, tener un cine 3D en casa no era suficiente. Por ello, decidieron llevar a la realidad un diseño basado en una pantalla táctil 3D curva con un ancho superior a los 10 metros y una altura cercana a los 2,8 metros, capaz de reconocer más de 100 puntos de contactos simultáneamente.

Para crear la pantalla táctil de gran tamaño, el equipo de ingenieros convirtió los 3 milímetros del panel de la pantalla acrílica oscura en una pantalla táctil de iluminación completa mediante seis proyectores de alta definición, 16 emisores de infrarrojos de bajo costo y 1.000 leds. Finalmente las funciones táctiles de la pantalla se lograron mediante la implementación de seis cámaras OptiTrack.

Tres ordenadores están conectados a las cámaras (dos cámaras por equipo) y la entrada de datos al sistema de visualización se ejecuta en un cuarto ordenador. Incluso con los tres primeros equipos, posee la suficiente capacidad de procesamiento como para detectar 100 puntos de contacto simultáneamente sin ningún retraso. Evidentemente el sistema puede configurarse para aumentar estos puntos de reconocimiento, pero el programa comienza a disminuir su rendimiento, un problema que puede solucionarse con un hardware más potente. Pero mejor veámoslo en plena acción en el siguiente vídeo:

Fuente: Fieras de la ingenieria