Científicos chinos utilizaron un material llamado grafeno y descubierto en el Reino Unido descubrieron por primera vez en el año 2004. Desde entonces, la carrera ha estado en encontrarle usos comerciales e industriales al grafeno. Los científicos han tratado de usar el grafeno en celdas solares, chips de computadoras y sensores. Los científicos chinos quisieron ver cómo afectaba el grafeno a las células vivas.

Para eso elaboraron hojas de papel de óxido de grafeno, y luego estudiaron el crecimiento de las bacterias y las células humanas en la parte superior del material. Las bacterias fueron incapaces de crecer en el papel, y a su vez también poco efecto adverso en las células humanas.

“Dado el efecto antibacteriano del óxido de grafeno y el hecho de que puede ser producido en masa y fácilmente transformable para hacer papel flexible y a bajo costo, esperamos que este nuevo nanomaterial de carbono pueda encontrar importantes aplicaciones ambientales y clínicas.

Ya veo venir un par de zapatillas chinas con grafeno para el mal olor en los pies.

Referencia

Wenbing Hu, Cheng Peng, Weijie Luo, Min Lv, Xiaoming Li, Di Li, Qing Huang, Chunhai Fan. Graphene-Based Antibacterial Paper. ACS Nano, 2010; : 100701135317095 DOI: 10.1021/nn101097v

Las estructuras son llamadas así por su parecido con ñps domos geodésicos del arquitecto Buckminster Fuller, con anillos entrelazados en la superficie de una esfera parcial. Los “buckyballs” se pensaban que flotan en el espacio, sin embargo su detección hasta la fecha no había sido posible.

“Encontramos lo que ahora son las moléculas más grandes conocidas en el espacio”, dijeron los astrónomos de la Universidad de Western Ontario, Canadá, y el Instituto SETI en Mountain View, California “Estamos particularmente emocionados porque tienen propiedades únicas para convertirse en protagonistas importantes para todo tipo de procesos físicos y químicos en el espacio”.El descubrimiento aparece publicado en línea por la revista Science.

Los buckyballs están hechas de 60 átomos de carbono dispuestos en tres dimensiones en estructuras esféricas. Sus patrones alternativos de hexágonos y pentágonos que coinciden con una típico pelota de fútbol negro y blanco (no como la Jabulani). El equipo de investigación también encontró “el pariente” más alargado de los buckyballs hasta ahora conocido con 70 átomos de carbono. Estas moléculas constan de 70 átomos de carbono y son una forma parecida a una pelota de rugby ovalada. Ambos tipos de moléculas pertenecen a una clase conocida oficialmente como fullerenos.

El equipo encontró inesperadamente las bolas de carbono en una nebulosa planetaria llamada TC 1. Las nebulosas planetarias son los restos de estrellas como el sol, que se despojan de sus capas externas de gas y polvo a medida que envejecen. Una estrella compacta, caliente, o enana blanca, en el centro de la nebulosa se ilumina y calienta las nubes de materia que ha sido derramada.

El buckyballs se encontraron en estas nubes, tal vez reflejando una corta etapa en la vida de la estrella, cuando se muda de una nube de material rico en carbono. Los astrónomos utilizaron la espectroscopia de instrumentos del Spitzer para analizar la luz infrarroja de la nebulosa planetaria y ver las firmas espectrales de las buckyballs. Son difíciles de observar y es muy posible que en un siglo a partir de ahora, los buckyballs podrían ser estar demasiado fríos para ser detectados.

Los datos de Spitzer fueron comparados con datos de mediciones de laboratorio de las mismas moléculas y mostró una combinación perfecta.

“No planeamos para este descubrimiento”, dijeron los autores. “Pero cuando vimos estas firmas espectrales, supimos de inmediato que estábamos buscando en uno de las moléculas más buscadas en el espacio.”

En 1970, el profesor japonés Eiji Osawa predijo la existencia de los buckyballs, pero no se observaron hasta los experimentos de laboratorio en el 1985. Los investigadores simularon las condiciones en las atmósferas de envejecimiento, las estrellas gigantes ricass en carbono, en el que las cadenas de carbono se habían detectado. Sorprendentemente, estos experimentos resultaron en la formación de grandes cantidades de estas moléculas. Las moléculas han sido encontrados en la Tierra en el hollín de velas, las capas de las rocas y los meteoritos.

El estudio de los fullerenos y sus familiares se ha convertido en un campo ocupado de la investigación debido a la fuerza de las moléculas y las excepcionales propiedades química y físicas. Entre las aplicaciones potenciales son la armadura, la administración de fármacos y tecnologías de los superconductores.

Sir Harry Kroto, quien compartió el Premio Nobel 1996 de Química con Bob Curl y Smalley Rick por el descubrimiento de los buckyballs, dijo: “Este descubrimiento emocionante ofrece evidencias convincentes de que la buckyball existen, como he sospechado desde hace tiempo, existe desde tiempos inmemoriales en el oscuros recovecos de nuestra galaxia. ”

Las búsquedas anteriores en las buckyballs en el espacio, en particular alrededor de las estrellas ricas en carbono, nunca tuvo éxito. Un caso prometedor para su presencia en las nubes tenues entre las estrellas fue presentado hace 15 años, por medio de observaciones en longitudes de onda ópticas. Esta conclusión estaba en espera de la confirmación de los datos de laboratorio. Más recientemente, otro equipo del Spitzer dijo haber descubierto indicios de los buckyballs en un tipo diferente de objeto, pero las firmas espectrales que se observaron estaban en parte contaminada por otras sustancias químicas.

Referencia

Jan Cami, Jeronimo Bernard-Salas, Els Peeters, and Sarah Elizabeth Malek. Detection of C₆₀ and C₇₀ in a Young Planetary Nebula. Science, 2010; DOI: 10.1126/science.1192035

Por supuesto que los procedimientos clásicos del conducto radicular han ayudado a prevenir la pérdida de dientes en millones de personas cada año. Durante el procedimiento, el odontólogo remueve la pulpa dolorosa e inflamada que se observa como un tejido blando dentro del diente enfermo o lesionado que contiene nervios y vasos sanguíneos. Biopelículas regenerativaque constribuyan a la entrega de tejidos para reemplazar a la pulpa dental enferma o dañada, tiene el potencial de ofrecer una alternativa revolucionaria a la remoción de la pulpa.

Los científicos divulgaron el desarrollo de una película de, nano-tamaño – sólo 1 / 50, 000 del grosor de un cabello humano – que contiene una sustancia que podría ayudar a regenerar la pulpa dental. Estudios previos muestran que la sustancia denominada alfa-MSH u hormona estimulante de melanocitos alfa  tiene propiedades anti-inflamatorias. Los científicos demostraron en pruebas de laboratorio que alfa-MSH en combinación con un polímero ampliamente utilizado produce un material que combate la inflamación en los fibroblastos de la pulpa dentaria. Los fibroblastos son el principal tipo de célula que se encuentra en la pulpa dental. Las nano-películas que contienen la alfa-MSH también aumentaron el número de estas células. Esto podría ayudar a revitalizar los dientes dañados y reducir la necesidad de un tratamiento de conducto radicular, sugirieron los autores.

Referencia

Fioretti et al. Nanostructured Assemblies for Dental Application. ACS Nano, 2010; 4 (6): 3277 DOI: 10.1021/nn100713m

Los sorprendentes colores que muestran los escarabajos, las mariposas y otros insectos nos han fascinado desde siempre, tanto a los físicos como a los biólogos, pero imitar las superficies llamativas de los más colorido ha resultado muy difícil de alcanzar.

Esto es en parte porque en vez de depender de los pigmentos, los científicos descubrieron que los colores son producidos porque la luz rebota en estructuras microscópicas que están presentes en las alas de los insectos.

Mediante el estudió en pavos reales y en una mariposa Papilio (Papilio blumei), descubrieron que dichas placas en las alas se componen de estructuras microscópicas intrincadas, que se asemejan a la parte interior de un cartón de huevos.

Debido a su forma y el hecho de que se componen de capas alternas de cutícula y de aire, estas estructuras producen intensos colores.

Usando una combinación de procedimientos de nanofabricación – incluyendo el auto-ensamblaje y de deposición de capas atómicas – estos colegas hicieron copias idénticas estructuralmente de las escalas de la mariposa, y estos ejemplares produjeron los mismos colores vivos que las alas de las mariposas.

Según los autores: “Hemos desbloqueado uno de los secretos de la naturaleza y combinamos este conocimiento con el estado de nanofabricación de última generación para imitar los intrincados diseños ópticos que se encuentran en la naturaleza.” Además esto ayuda a los científicos a una mejor comprensión de la física detrás de los colores de estas mariposas “, siendo capaces de imitarlos tenemos prometedoras aplicaciones en la impresión de seguridad.

“Estas estructuras artificiales podrían utilizarse para cifrar la información en la firma óptica en los billetes de banco o de otros objetos de valor para protegerlos contra la falsificación. Todavía tenemos que afinar nuestro sistema pero en el futuro podríamos ver las estructuras basadas en las alas de las mariposas que brillan desde un billete o una nota o incluso nuestros pasaportes “, dijeron los autores.

Curiosamente, la mariposa también puede usar sus colores para el mismo cifrado ya que que aparecen de un color las potenciales parejas, pero de otro color los depredadores.

“Los parches verde brillante en las escalas del ala de estas mariposas tropicales son un magnífico ejemplo del ingenio de la naturaleza en el diseño óptico. Visto con el equipo óptico directamente estas manchas aparecen de color azul brillante, pero a simple vista parecen de color verde.

Referencia

Mathias Kolle, Pedro M. Salgard-Cunha, Maik R. J. Scherer, Fumin Huang, Pete Vukusic, Sumeet Mahajan, Jeremy J. Baumberg, Ullrich Steiner. Mimicking the colourful wing scale structure of the Papilio blumei butterfly. Nature Nanotechnology, 30 May 2010 DOI:10.1038/nnano.2010.101

Científicos de la Compañia MannKind Corporation dijo que la insulina nueva, utiliza la tecnología Tecnosfera ®, una tecnología de suministro que es aplicable a una amplia variedad de otros fármacos que actualmente se inyectan. Como la insulina, estos medicamentos son proteínas que se digieren y se destruyen en el estómago si se toma por vía oral.

Uno de esos productos, MKC-180, es una formulación Tecnosfera ® de una hormona natural que controla el apetito y se está investigando como tratamiento para la obesidad mediante la entrega pulmonar. “Hemos observado en los estudios no clínicos notables reducciones en el consumo de los alimentos” dijeron los autores. MannKind también está evaluando la tecnología de Tecnosfera ® con fármacos que tratan el dolor y la osteoporosis.

“Tecnosfera ® es una Plataforma tecnológica que se basa en nanopartículas formadas por la auto-ensamblaje de una molécula pequeña,” Leona-Bay explicó. “Las drogas pueden ser cargadas en estas partículas, que se secan para formar un polvo seco. Utilizando un dispositivo del tamaño del pulgar, los pacientes inhalar una pequeña cantidad de polvo, equivalente a una pizca de sal. Este polvo se disuelve inmediatamente después de la inhalación y el fármaco se absorbe en el torrente sanguíneo del paciente. Lo más importante es que la droga es absorbida ultra-rápido para que se haga efectiva mucho más rápidamente que una inyección de la misma droga. Para algunas drogas, esta entrega sistémica proporciona distintas ventajas clínicas sobre la inyección, incluyendo los perfiles que coinciden con las respuestas naturales del cuerpo en los procesos como la secreción de la hormona “.

AFREZZA ™ es una insulina humana de origen recombinante y de acción rápiday y su inhalación se utiliza en las comidas para controlar el rápido aumento en los niveles de azúcar en la sangre que se produce en las personas con diabetes inmediatamente después de la ingestión.

Mi amigo Sergio Álvarez debe estar frotándose las manos, cambiar los pinchazos por un inhalador no estaría nada de mal.

Referencias

Peyrot M, Rubin RR. Effect of Technosphere inhaled insulin on quality of life and treatment satisfaction Diabetes Technology & Therapeutics 2010; 12:49-55.

Rosenstock J, Bergenstal R, DeFronzo RA, et. al. Efficacy and safety of Technosphere inhaled insulin compared with Technosphere powder placebo in insulin-naïve type 2 diabetes suboptimally controlled with oral agents.  Diabetes Care 2008; 31:  2177-2182.

Cada célula sintéticas construidas por el NIST por el ingeniero David Lavan y sus colegas tiene una gota de una solución acuosa salina (cloruro de potasio) encerrado en una pared hecha de un lípido, una molécula con un extremo que es atraído por las moléculas de agua, mientras que el otro extremo las repele. Cuando dos de estas “células” entran en contacto, el agua de los lípidos repele los extremos exteriores que forman su tacto creando una doble capa estable que separa a los interiores de las dos células “, como las membranas celulares reales lo hacen.

Hasta aquí nada interesante pero si se modifica la bicapa al insertarle la proteína alfa-hemolisina de la bacteria Staphylococcus aureus. Estas proteínas en la bacteria crean poros que actúan como canales de iones, imitando los poros de una célula biológica. “Esta preferencia permite que los iones positivos o negativos pasen a través de la bicapa y crea un voltaje a través de ella”, dice LaVan. “Podemos aprovechar este voltaje para generar una corriente eléctrica.”

Si las soluciones en las dos células comienzan con diferentes concentraciones de sal, y luego introducimos los electrodos de metal fino en las gotas de agua se crea una pequeña batería: los electrones fluyen a través de un circuito conectado a los electrodos, contrarrestando el flujo de iones a través de los canales. Cuando esto sucede, las concentraciones de iones en las gotitas  se equilibren cuando el sistema descarga su potencial eléctrico.

Una pequeña batería con dos gotas, cada uno con sólo 200 nanolitros de solución, podría suministrar electricidad durante casi 10 minutos. Un sistema más grande, con un volumen total de casi 11 microlitros, puede durar más de cuatro horas. En términos de la energía que puede entregar para un volumen dado, la batería biológica es sólo una vigésima parte eficaz que una batería de plomo-ácido convencional. Pero en su capacidad de convertir la energía química en  eléctrica, la célula sintética tiene una eficiencia de alrededor del 10 por ciento, lo que se compara bien con dispositivos de estado sólido que generan electricidad a partir de fuentes de calor, luz o estrés mecánico – para que las células sintéticas podrían algún día, tome su lugar en la caja de herramientas de la nanotecnología.

Referencia

Xu et al. Synthetic Protocells to Mimic and Test Cell Function. Advanced Materials, 2009; DOI: 10.1002/adma.200901945

Los investigadores informaron de la presencia de estas bacterias en las superficies de oro, pero nunca han aclarado plenamente su función. Ahora, un equipo internacional de científicos ha encontrado que puede haber una razón biológica para la presencia de estas bacterias en las superficies del grano de oro.

“Primero descubrimos que la bacteria resistente a los metal Metallidurans cupriavidus habtaba en los granos de oro de dos sitios en Australia. Los sitios están 3500 kilometros de distancia, en el sur de Nueva Gales del Sur y el norte de Queensland, de modo que cuando encontramos el mismo organismo en los granos de ambos sitios pensábamos que estábamos en lo cierto.

¿Por qué viven estos microrganimos en este particular entorno?

Los resultados de este estudio apuntan a su participación activa en la desintoxicación de los complejos de oro (Au) conducen a la formación de biominerales del oro “, explica Frank Reith y líder de la investigación en la Universidad de Adelaida (Australia).

Los experimentos demostraron que la bacteria C. metalliduran se acumula rápidamente en los complejos tóxicos de oro procedentes de una solución preparada en el laboratorio. Este proceso promueve la toxicidad de oro, que empuja a la bacteria para inducir estrés oxidativo y las agrupaciones de resistencia a los metales, así como un grupo de genes específicos con el fin de defender su integridad celular. Esto conduce a la reducción de activos bioquímicamente mediado de los complejos de oro a nano-partículas de oro metálico, que puede contribuir al crecimiento de las pepitas de oro.

Esta es la primera evidencia directa de que las bacterias están activamente involucrados en el ciclo de los metales raros y preciosos, como el oro. Estos resultados abren las puertas a la producción de biosensores.

“El descubrimiento no solo del bioproceso sino también de sus genes específicos significa que ahora podemos empezar a desarrollar biosensores específicos de oro, que ayudará a los exploradores de minerales para encontrar nuevos yacimientos de oro. Para lograr esto necesitamos poder caracterizar mejor este grupo de genes. Si la financiación de esta investigación se conceden creo que podemos producir un biosensor funcionamiento dentro de tres a cinco años “, concluye Reith.

Referencia

Reith F, Etschmann B, Grosse C, Moors H, Benotmane MA, Monsieurs P, Grass G, Doonan C, Vogt S, Lai B, Martinez-Criado G, George GN, Nies DH, Mergeay M, Pring A, Southam G, Brugger J. Mechanisms of gold biomineralization in the bacterium Cupriavidus metallidurans. PNAS published online before print October 7, 2009, doi:10.1073/pnas.0904583106

Con ese fin, investigadores de la UCLA ha desarrollado una tecnología para realizar más de un millar de reacciones químicas a la vez en un sello grande, controlado por PC microchip, lo que podría acelerar la identificación de los potenciales fármacos  para el tratamiento de las enfermedades como el cáncer.

Su estudio aparece en la edición del 21 de agosto de la revista “Lab on a Chip” y está disponibles en línea.

Un equipo de químicos de la UCLA, biólogos e ingenieros que colaboraron en la tecnología, que se basa en la microfluídica – la utilización de dispositivos miniaturizados para manejar automáticamente y con canales de pequeñas cantidades de líquidos y sustancias químicas invisibles para el ojo. Las reacciones químicas se realizaron mediante la química “haga clic en situ” una técnica que se utiliza a menudo para identificar potenciales moléculas de drogas que se unen fuertemente a las enzimas, proteínas para activar o inhibir el efecto de una celda, y se analizaron mediante espectrometría de masas.

Aunque tradicionalmente sólo una pocas reacciones químicas se podrían producir en un chip, el equipo de investigación pionero en la manera de iniciar reacciones múltiples produjeron un chip capaz de realizar 1.024 reacciones simultáneamente, y como sistema de prueba identificaron potentes inhibidores de la enzima de la anhidrasa carbónica de la especie bovina.

A pesar de que un millar de ciclos de procesos complejos, como los controles de muestreo, la mezcla de una biblioteca de reactivos, los lavados secuenciales de los microcanales; todo el roceso tiene lugar en el dispositivo o “microchip” y se terminaron en pocas horas. Por el momento, el equipo de la UCLA se limita a analizar la reacción de los resultados fuera de línea, pero en el futuro, tienen la intención de automatizar este aspecto de la obra también.

“Esta metodología revoluciona el proceso de laboratorio para la búsqueda de drogas, lo que reduce el consumo de los reactivos y acelera el proceso para la identificación de los potenciales candidatos”, dijo el autor del estudio Hsian-Rong Tseng, un investigador de la UCLA Crump Institute for Molecular Imaging, profesor asociado de farmacología molecular y médica en la Escuela de Medicina David Geffen en UCLA, y miembro del Instituto de Nanosistemas de California en la UCLA.

Según los investigadores, la tecnología puede abrir muchas áreas para estudios biológicos y medicinales.