Sistema para iluminar tejidos cancerosos

Muchos pacientes de cáncer todavía portan células tumorales después de ser operados, mientras que otros padecen dolorosos efectos secundarios debido a que el cirujano ha extraído demasiado tejido sano o ha dañado un nervio. Según un artículo publicado este mes en Technology Review, un nuevo sistema de formación de imágenes que resalta los tejidos cancerosos en colores vivos debería ayudar a los cirujanos a eliminar hasta el último rastro de cáncer sin dañar los tejidos colindantes. El sistema, actualmente todavía en sus primeros ensayos clínicos, utiliza una nueva clase de agentes de contraste que emiten luz del infrarrojo cercano y se pueden pegar a prácticamente cualquier tipo de tejido, canceroso o sano, indicando a los cirujanos por dónde cortar.

"Durante la operación no podemos ver pequeños grupos de células cancerosas que sabemos que están quedando atrás", señala John Frangioni, médico del Beth Israel Deaconess Medical Center de Boston y profesor asociado de medicina y radiología de la Facultad de Medicina de Harvard. Frangioni ha presentado los detalles de su nuevo sistema de formación de imágenes en el encuentro anual de la American Chemical Society celebrado en Philadelphia este mes.

El nuevo sistema, autorizado por GE Healthcare, aumenta una señal de vídeo normal con luz del infrarrojo cercano para mostrar la localización de agentes de contrarte dirigidos (partículas microscópicas hechas, en su mayor parte, de proteínas fluorescentes, administradas al paciente antes de la cirugía). Durante el proceso de una operación, un dispositivo con una cámara de luz visible y otras dos para distintas bandas del espectro del infrarrojo cercano se suspende sobre el paciente, enviando video en vivo y metraje del infrarrojo a un ordenador que muestra una imagen combinada en una pantalla próxima a la mesa de operaciones.

El sistema está diseñado para trabajar con cualquier agente de contraste que emita luz del infrarrojo cercano, independientemente del tipo de tejido al que se haya unido. El dispositivo que capta las imágenes lleva un diodo emisor de luz que ilumina la zona de operación con luz del infrarrojo cercano, haciendo que las roteínas fluorescentes en presencia d elos agentes de contraste emitan también luz del infrarrojo cercano.

Puesto que la luz del infrarrojo cercano es invisible para el ojo humano, el sistema la convierte en brillantes colores de neón sobre una imagen de luz visible. Utilizando múltiples agentes de contraste que se unen a distintos tejidos y emiten luz de diferentes longitudes de onda, el cirujado puede ver diferentes tipos de tejidos al mismo tiempo: por ejemplo, los vasos sanguíneos pueden estar coloreados de azul mientras que las células tumorales se muestran en verde.

Fuente: Technology Review

Píldora para ponerse en forma

Científicos estadounidenses están desarrollando una píldora que proporciona los beneficios del ejercicio sin necesidad de mover ni un músculo. La revista Cell señala que los investigadores han encontrado dos posibles fármacos capaces de desarrollar los músculos, incrementar la resistencia e incluso quemar grasas.

En pruebas realizadas con ratones, estos fueron capaces de correr un 44% más, lo que sugiere que los humanos podrían hacer lo mismo sin necesidad de un entrenamiento previo. El descubrimiento de estos fármacos ha originado bastante controversia, por el temor de que se pueda hacer un mal uso de ellos en el mundo del deporte.

Por ello, el autor principal del estudio, el Profesor Ronald Evans, del Howard Hughes Medical Institute y el Salk Institute de California, ha desarrollado un test que permite detectar estos fármacos tanto en la sangre como en la orina de los deportistas.

Los dos fármacos, denominados AICAR y GW1516, parecen tener un efecto sobre un gen implicado en el desarrollo y la regulación de los músculos. Este "gen maestro" (PPAR-delta) tiene la capacidad de controlar la actividad de muchos otros genes, por lo que realizar en él algunos ajustes podría tener un vasto efecto en el modo de funcionamiento del cuerpo.

Una alteración genética de los ratones para potenciar la actividad del gen condujo al desarrollo de la musculatura que pasó a ser más propensa a quemar grasas que azúcares. También convirtió a los ratones en verdaderos “ratones maratonianos”, capaces de correr mucho más en la rueda.

El siguiente paso era conseguir el mismo efecto utilizando un fármaco, en lugar de una alteración genética. La primera versión, una píldora denominada GW1516, quemaba grasas, pero no produjo ningún cambio en el rendimiento durante el ejercicio hasta el equipo empezó a entrenar a los ratones con largas sesiones en la rueda. Al final de una de estas series, los ratones que habían tomado el fármaco lograron correr un 77% más que los que se habían entrenado sin tomar la pastilla.

El último fármaco, denominado AICAR, va un paso más allá encontrando un modo distinto de actuar sobre el mismo mecanismo celular de la musculatura. En esta ocasión, los ratones no necesitaron entrenar y, cuando llevaban tan solo cuatro semanas tomando el fármaco, corrieron un 44% más en la rueda sin haber realizado ningún ejercicio previo.

Según Evans, ambos fármacos podrían finalmente ayudar a combatir enfermedades que conllevan un deterioro muscular o bien mejorar los beneficios para la salud del ejercicio en personas con riesgo de padecer enfermedades como la diabetes.

Fuente: BBC Health

Energía alternativa en hierba

Un pasto perenne que crece hasta 13 pies, apenas necesita fertilizantes y se puede almacenar en fardos podría ser la próxima esperanza para la producción eficaz de etanol.

Al menos eso creen unos científicos de la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign, que han estado realizando estudios de campo de un pasto estéril conocido como Miscanthus giganteus, primo lejano del Pasto varilla (Panicum virgatum). En un informe publicado recientemente, los investigadores afirman que la cosecha de biocombustible demostró, en estudios de campo, ser mucho más productiva que otros cultivos como el maíz a la hora de producir biomasa para el etanol, una alternativa al gas.

"Con el Miscanthus podemos producir etanol utilizando mucho menos terreno del utilizado actualmente con el maíz", señaló durante la presentación de la investigación el profesor Steven Long, que dirigió el estudio. Su trabajo aparecerá también en la revista Global Change Biology de este mes.

El gobierno estadounidense tiene el objetivo de producir suficiente etanol como para sustituir a un quinto del consumo de gasolina del país, pero según los investigadores, utilizando maíz o pasto varilla como materia prima, necesitaría ocupar cerca del 25% de los terrenos de cultivo de los EEUU actualmente destinados al cultivo de alimentos. En cambio, para producir la misma cantidad de etanol con el Miscanthus bastaría con el 9,3% del área de cultivo agrícola. En el Reino Unido, el pasto se comercializa para la producción de energía.

En el último año, Long dirigió un estudio de campo en Illinois para analizar la producción de Miscanthus en comparación con de la pasto varilla, que ha despertado mucho interés en los EEUU como fuente de materia prima para la producción de etanol. El grupo de investigadores observó que el Miscanthus puede superar al pasto varilla produciendo anualmente hasta 2,5 veces más de materia prima para etanol en la misma área de cultivo. Al igual que el pasto varilla, el Miscanthus no necesita productos químicos, pero además, según los investigadores, es potencialmente nueve veces más eficaz a la hora de convertir la luz del sol en biomasa. El Miscanthus supera también al maíz.

Otro punto a favor de este cultivo es que acumula más carbono en la tierra que el maíz o las semillas de soja, señaló Long. "En el contexto del cambio climático eso es importante porque significa que produciendo un biocombustible en ese suelo se está captando carbono de la atmósfera para ponerlo en el suelo".

Fuente: CNet

Mejores sensores químicos portátiles

Una diminuta lente integrada en láseres semiconductores resulta muy prometedor para el desarrollo de mejores sensores químicos portátiles.

Investigadores de la Universidad de Harvard y Hamamatsu Photonics han creado un láser semiconductor altamente direccional que debería facilitar el desarrollo de sensores químicos portátiles y comunicaciones ópticas más eficaces y baratas, evitando la pérdida de luz con un recubrimiento metálico nanoestampado semejante a una lente de contacto.

La nueva tecnología consiste en una rejilla metálica estampada en la cara de emisión de luz del láser. La rejilla disminuye la divergencia de la luz láser en un factor de 25, eliminando la necesidad de lentes y espejos voluminosos y caros. Es más, según los investigadores, ajustando el diseño de la rejilla metálica es posible adaptarla para que funcione con cualquier tipo de láser semiconductor.

Los láseres semiconductores se utilizan en infinidad de cosas, desde reproductores de DVD a redes de telecomunicaciones. En sistemas de detección química, se utilizan para iluminar compuestos gaseosos cuya identidad y concentración se puede determinar observando el espectro de luz que emiten.

Al salir de un láser, la luz se expande en forma de cono. Incluso con lentes y espejos meticulosamente alineados, se malgasta alguna luz. Estos elementos ópticos adicionales son caros y hacen que los sistemas láser sean voluminosos. Los investigadores de Harvard, dirigidos por el físico Federico Capasso, afrontaron el problema depositando una capa de metal de unos cuantos cientos de nanómetros de grosor en la cara del láser y haciéndole luego ranuras y una abertura. Estas rejillas metálicas se pueden fabricar mediante técnicas de fabricación convencionales.

Una gran parte de la luz que sale por la abertura se curva 90º y se propaga bajo la rejilla de metal en forma de energía denominada plasmones de superficie. Las ranuras de la rejilla metálica dispersan, a continuación, esta energía a modo de estrecho rayo de luz.

Los investigadores demostraron la técnica en un láser de cascada cuántica, un tipo de láser desarrollado por Capasso en Bell Labs en 1994. Estos láseres pueden emitir luz en un amplio espectro, desde el infrarrojo a luz visible; y su luz normalmente diverge en ángulos que oscilan entre los 40º y los 80º. Sin embargo, en un artículo publicado en línea en la revista Nature Photonics, los investigadores de Harvard y Hamamatsu señalan que la luz de su láser diverge tan solo 2,5º sin reducir significativamente la potencia de salida del láser.

Esta diferencia podría permitir integrar láseres de cascada cuántica en sensores químicos portátiles.

Fuente: Technology Review

Nuevo sistema de pantallas mejor que las LCD

Según un artículo publicado este mes en Technology Review, un pixel que utiliza un par de espejos para bloquear o transmitir la luz podría dar lugar a pantallas más rápidas, con más brillo y más eficaces energéticamente que las LCD. Según los investigadores de Microsoft Research, que publicaron su investigación en la revista Nature Photonics, su diseño es también más simple y más sencillo de fabricar, por lo que debería ser también más barato.

Las LCD representan la mitad del mercado global de televisores y constituyen la tecnología más popular en teléfonos móviles y monitores de ordenador de pantalla plana. Sin embargo, no proporcionan la mejor calidad de imagen, debido a que: los píxeles no se apagan completamente; los píxeles tardan una media de 25-40 milisegundos en cambiar de negro a blanco, lo suficientemente lento como para difuminar las imágenes en movimiento; y es prácticamente imposible utilizarlas con mucha luz. "No hay nada que destaque en la tecnología LCD", señala Sriram Peruvemba, vicepresidente de marketing de E Ink. "El único motivo de su éxito es que actualmente es la más barata".

Los nuevos píxeles telescópicos se apagan completamente y lo hacen en tan solo 1,5 milisegundos. Según Michael Sinclair, de Microsoft Research, este tiempo de respuesta ultrarápida se traduce en pantallas a color más simples y baratas. Además, proporcionan mucho más brillo: en una pantalla LCD solo sale al exterior entre un 5% y un 10% de la luz que pasa a través de las películas de polarización, la capa de cristal líquido y los filtros de color, mientras que los píxeles telescópicos permiten que salga alrededor de un 36% de la luz. Esta mayor capacidad de brillo permitiría también que la pantalla se viese mejor en ambientes con mucha luz.

Los nuevos píxeles utilizan dos diminutos microespejos para transmitir o bloquear la luz. El primero es un disco de aluminio de 100 micrómetros de ancho y 100 nanómetros de grosor con un agujero en el centro; el otro, también una delgada lámina de aluminio, es tan grande como el agujero y está colocado directamente en frente de éste. La luz se proyecta sobre el espejo en forma de disco desde detrás del segundo espejo.

En el estado "apagado", ambos espejos reflejan la luz de vuelta hacia la fuente, de modo que no sale nada de luz por el agujero. En el estado "encendido", un voltaje aplicado entre el disco y un electrodo transparente inclina el disco hacia el electrodo. La luz rebota, entonces, en el disco y va a parar al segundo espejo para, a continuación, salir a través del agujero.

Actualmente, Sinclair y sus colegas utilizan óxido de indio-titanio, el estándar de la industria para la fabricación de electrodos transparentes, pero han sugerido que se podrían fabricar con una capa de aluminio extremadamente delgada que sería casi transparente, simplificando así, el proceso de producción de la pantalla y disminuyendo aún más su coste.

Fuente: Technology Review