Archivo de la categoría: Materiales

Un caracol con un blindaje metálico que se puede levantar con un imán

Este extraordinario caparazón fue estudiado a fondo por algunos investigadores, que llegaron a utilizar una máquina con punta de diamante para descubrir cómo está diseñada la capa externa

Entre los moluscos, en general, se encuentran criaturas ciertamente extrañas. Incluso hay uno (el Conus ) que lanza arpones, mejillones con lengua (o «sifón») como para una película pornográfica (https://es.wikipedia.org/wiki/Panopea_generosa) y otro digno de cualquier película de extraterrestres (Glaucus atlanticus).

En el caso de Crysomallon squamiferum, cuyo nombre común es scaly-foot (caracol de pie escamoso), un gasterópodo descubierto en el 2003, le debemos sumar una cualidad casi de superpoder de historieta: absorbiendo sulfuro de hierro logra formar un blindaje metálico.

La caparazón de este caracol es de una construcción única, con tres capas. La capa externa consiste en sulfuros de hierro, la capa media es equivalente al periostracum orgánico encontrado en otros gasterópodos, y la capa más interna está hecha de aragonita. El pie es también inusual, porque está blindado en los lados con escleritos mineralizados con hierro.

La glándula esofágica del caracol alberga gammaproteobacterias simbióticas de las cuales parece obtener su alimento el caracol. Se considera que esta especie es uno de los gastrópodos hidrotermales más peculiares de alta mar, y es el único animal existente que incorpora sulfuro de hierro en su esqueleto (tanto en sus escleritos como en su concha como exoesqueleto). Su corazón es, proporcionalmente, inusualmente grande para cualquier animal: el corazón comprende aproximadamente el 4% de su volumen corporal.





Blindaje muy resistente

Esta estructura le permite tener uno de los caparazones más resistentes de la naturaleza, aunque no es fundamentalmente necesaria para defenderse de los depredadores, sino para soportar la presión del agua: suele vivir a una profundidad de 2.400 metros. Es decir, que estamos ante un auténtico submarino cnn forma de caracol, una mascota que hubiese apreciado mucho el capitán Nemo.

Este extraordinario caparazón fue estudiado a fondo por algunos investigadores, que llegaron a utilizar una máquina con punta de diamante para descubrir cómo está diseñada la capa externa para agrietarse de modo que absorba el máximo posible de energía mecánica, de modo que se generan agrietamientos diminutos en forma de abanico, evitando la formación de grietas mayores. Esto recuerda la forma en que se rompen las lunas actuales de los automóviles cuando son alcanzadas por una piedra: se agrietan pero no se hacen añicos, a no ser que se trate de un impacto muy grande.

Fuente: Varios sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

El Q-carbono deja a los diamantes en segundo lugar

Hace mucho tiempo, los científicos antiguos intentaron dominar el arte de la alquimia, o el proceso mítico de convertir el plomo en oro. Ha quedado demostrado que la alquimia es una tarea imposible, pero los científicos modernos han desbloqueado con éxito los secretos para una transformación aún más impresionante: convertir carbono, el bloque básico de la vida, en diamantes

Una técnica de transformación del carbono nueva y simple, que utiliza un láser para producir diminutos diamantes «semillas», está dando resultados aún más brillantes. Los investigadores, en un nuevo estudio, utilizaron su método para crear una nueva fase del carbono que supera incluso los diamantes en términos de dureza. El nuevo material podría tener numerosas aplicaciones en campos médicos e industriales.


Diamantes diminutos que se hicieron utilizando la nueva técnica láser de los investigadores. (Crédito: Jagdish Narayan y Anagh Bhaumik)

Muchas nuevas propiedades

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte utilizaron un láser para elaborar la nueva roca más dura disponible, a la que llamaron Q-carbono. La nueva sustancia posee una serie de propiedades útiles, tales como ferromagnetismo, fluorescencia y la capacidad de conducir electricidad, por lo que el Q-carbono es un material potencialmente útil para usos científicos e industriales. En sus conclusiones, que fueron publicadas esta semana en el Journal of Applied Physics, los investigadores estiman que el Q-carbono es 60 por ciento más duro que el diamante, como resultado de lazos más estrechos entre los átomos en la estructura del Q-carbono.

Para crear la nueva sustancia, los investigadores utilizaron un láser para disparar una rápida ráfaga de energía de 200 nanosegundos a una película de carbono amorfo (que no tiene forma definida), calentándolo a 6.740 grados Fahrenheit. El impacto del láser funde el carbono, que después se enfría rápidamente para formar una estructura de red cristalina. Dependiendo de los niveles de energía y el período de refrigeración, el carbono cristaliza en diamantes microscópicos o en Q-carbono. El proceso de enfriamiento se conoce como «temple» («Quenching, en inglés»), y es la Q que inspira el nombre de la estructura del Q-carbono. El proceso es rápido, además, lo que permite que los investigadores hagan diamantes de un quilate en unos 15 minutos.

El descubrimiento del Q-carbono revela una nueva fase sólida de carbono, o una forma diferente de organización de los átomos de carbono. Hasta ahora, el grafito y el diamante eran las únicas fases sólidas conocidas del carbono. El Q-carbono sólo se forma en condiciones extremas, por lo que es poco probable que exista en la naturaleza, excepto en los núcleos de algunos planetas, sugiere el autor del estudio, Jay Narayan, en una entrevista con el New York Times.

Fácil de crear

Una característica clave de este proceso es que tiene lugar a presión y temperatura ambientes. Las técnicas actuales de fabricación de diamantes artificiales requieren un equipo capaz de generar presiones y temperaturas extremadamente altas, o catalizar gases. Utilizando láser para crear diamantes, por otro lado, es simple y de bajo costo, tiene el potencial de revolucionar la producción de diamantes sintéticos, que se utilizan actualmente como componentes en brocas, láseres y disipadores de calor, entre otros usos.

 

 

Los investigadores también crearon diferentes formas con diamantes que utiliza este proceso y variando el sustrato sobre el que se enfrió el carbono calentado. Una placa de zafiro, vidrio o polímero plástico, por ejemplo, produjeron diferentes configuraciones. El equipo ha creado formas tan variadas como agujas, puntos y películas de diamantes, formas que podrían utilizarse para administrar medicamentos, fabricar pantallas de teléfonos inteligentes o en componentes eléctricos.

Y si desea probar su suerte en la producción de «diamantes», siempre se podría tratar de usar el microondas.

Fuente: Discovery Magazine. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Un tentáculo robótico blando que puede enlazar una hormiga sin dañarla

Se trata de un sistema sencillo que permite que unos mini tentáculos puedan sostener objetos a microescala, como huevos de peces, sin romperlos». Este dispositivo robótico de pequeñas dimensiones también podría tener aplicación en dispositivos para la microcirugía, o en aparatos para manipular células o tejidos minúsculos

Hace poco más de un año, la prensa se hacía eco del caso de Dennis Aabo, un danés de 36 años que perdió la mano tras un accidente con la manipulación de fuegos artificiales. Gracias a su participación en un ensayo clínico, se convirtió en el primer amputado del mundo capaz de controlar su prótesis en tiempo real. Con la incorporación de un complejo sistema de sensores, no sólo el cerebro del paciente enviaba señales a la mano biónica para coger, por ejemplo, un vaso, sino que también lograba que la prótesis transmitiera información al cerebro para modular la fuerza necesaria para sostener según el objeto, sin aplastarlo ni romperlo.

Como explican los expertos, las prótesis que se usan hoy en día son muy sencillas. Permiten movimientos muy limitados, abrir y cerrar la mano, por ejemplo. Algunas tienen sensores de temperatura, es decir, cuando el objeto está muy caliente se enciende una luz, pero carecen de un mecanismo que permita la bidireccionalidad de la información. «Aún no sabemos muy bien cómo conseguirlo. Varios equipos de investigadores están trabajando en ello», apunta Eduardo Fernández, investigador de la Universidad Miguel Hernández (Elche, Alicante) y del Ciber-bbn (Centro de Investigación Biomédica en Red Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina), que también está trabajando en un proyecto similar, en colaboración con un grupo de científicos de la Universidad de Utah (EEUU), con electrodos tridimensionales.

Ahora, la revista Nature presenta un nuevo avance relacionado con el campo de la robótica que quizás pudiera tener aplicación como un sensor capaz de regular la presión que la mano artificial debe imprimir para sujetar objetos delicados. Consiste en un microtubo flexible realizado a partir de material PDMS, un polímero biocompatible, es decir, «no provoca inflamaciones y es tolerado por los tejidos internos del organismo«, aclara Fernández. Esta especie de tentáculo, del grosor aproximado de un cabello, se va enrollando en forma de espiral más o menos a medida que se le inyecta aire. De esta manera, con distintas presiones logra modular su fuerza con la precisión adecuada como para sostener cualquier tipo de insecto, por ejemplo, una hormiga, sin dañar su cuerpo. Así lo demuestra un grupo de científicos de la Universidad de Iowa (EEUU).

Se trata de un sistema sencillo con el que «conseguimos que estos mini tentáculos sostengan objetos a microescala, como huevos de peces, sin romperlos», resume Jaeyoun Kim, principal autor del estudio. Este trabajo robótico de pequeñas dimensiones también podría tener aplicación en dispositivos para la microcirugía o aparatos para manipular células o tejidos minúsculos. Quizás incluso tenga un papel en el trabajo que están desarrollando varios equipos de científicos con el objetivo de diseñar «robots internos con cámara de vídeo. La idea es introducirlos en el cuerpo (a través de pastillas) para que examinen el estado de organismo», señala Fernández. Es posible que, en un futuro, además de esta función, sistemas como el de los tentáculos inventados por Kim logren también manipular o extraer muestras celulares para analizar.

Nanomedicina para el corazón

Otro de los avances ‘micro’ que esta semana sale a la luz, esta vez en la revista Science Translational Medicine, tiene que ver con las nanopartículas. Cuando las arterias coronarias se obstruyen y dan lugar a un infarto o angina de pecho, el bypass es una de las intervenciones quirúrgicas más frecuentes para tratar dichas patologías, consigue mejorar el riego sanguíneo al miocardio. Consiste en utilizar una vena o arteria de otra parte del cuerpo para ‘construir’ un puente entre las zonas sanas de la arteria obstruida. Existen dos tipos: injertos arteriales (de la arteria mamaria o radial) y venosos (de safena, que es una vena de la pierna).

Aproximadamente «la mitad de los injertos venosos empiezan a obstruirse de nuevo a los 12-18 meses tras la operación», argumentan en el artículo los autores del departamento de Ingeniería Biomédica de la Universidad Vanderbilt (EEUU). Generalmente, como resultado de la hiperplasia intimal, engrosamiento de la pared del vaso sanguíneo. Lo que ocurre es que, por estímulos mecánicos, la sangre interacciona con las paredes y va deformándolas. En esta interacción «se van liberando factores inflamatorios en los vasos sanguíneos».

Aunque no siempre es necesario tratarlo, puede producir estenosis por la formación de una nueva placa de ateroma. «Un péptido conocido como MK2i, actualmente en ensayos clínicos, puede bloquear esa liberación de factores inflamatorios», apunta Craig Duvall, uno de los autores del trabajo. Sin embargo, «dicho fármaco se degrada demasiado rápido dentro de las células». Para mejorar la eficacia de MK2i, Brian Evans y su equipo han desarrollado una nanopartícula con carga eléctrica llamada nanopolytex. «Envuelve y transporta el medicamento directamente hasta su objetivo» y con la idea de degradarse a una velocidad adecuada. Después de probarla in vitro sobre células humanas y también en un modelo animal (conejo), se ha visto que las nanopartículas cargadas con el péptido MK2i reducen la hiperplasia intimal, manteniendo la inflamación controlada.

Los resultados sugieren, concluyen los investigadores «que los nanopolyplexes ofrecen un prometedor sistema de administración de fármacos para mejorar la eficacia de la terapéutica de péptidos tales como MK2i para proteger los injertos venosos del fracaso».

Nanopartículas ‘españolas’ para la visión

Un trabajo similar está realizando un grupo de científicos en España, entre los que se encuentra Eduardo Fernández. «Estamos trabajando en nanopartículas (vectores no virales) que transporten material genético al interior de la retina para hacer liberación controlada de ADN» con el objetivo de intentar paliar «enfermedades degenerativas de la retina, como la Degeneración Macular Asociada a la Edad (DMAE) y la retinosis pigmentaria, que son los responsables de casi el 50% de todos los casos de baja visión». Desde la Universidad Miguel Hernández están colaborando con el CIBER-BBN.

 

 

Hasta ahora, expone el investigador, una de las formas mas comunes de llevar material genético al interior de las células es utilizar un virus que es modificado para que deje de ser patógeno. Sin embargo esta aproximación «presenta algunos problemas de seguridad y una gran limitación en cuanto al tamaño del material genético a transportar«. En este contexto «nuestro grupo, en colaboración con el Grupo de Tecnología Farmacéutica de la Universidad del País Vasco dirigido por el profesor José Luis Pedraz, trabaja en el desarrollo de nuevos vectores no virales, que puedan ser utilizados para una terapia génica efectiva y segura. El procedimiento es relativamente fácil ya que las nanopartículas son inyectadas directamente dentro del globo ocular y una vez aquí son captadas mediante endocitosis por las células de la retina». Estas nanopartículas incorporan sustancias que protegen el ADN y «moléculas directoras, como la protamina, que permiten dirigirlas hacia el núcleo celular. Además debido a su tamaño nanométrico y a sus múltiples posibilidades de funcionalización es posible facilitar su captación específica por distintos tipos celulares».

Esta nueva forma de terapia génica ha sido probada con éxito en animales. «Creemos que estos resultados son muy prometedores, aunque es evidente que todavía queda mucho trabajo por hacer».

Fuente: El Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: