Tecnologías emergentes en 2009

Estas son las diez tecnologías emergentes de mayor importancia e impacto según la revista científica del MIT, Technology Review

Software asistente inteligente
Adam Cheyer está dirigiendo el diseño de un potente software que actúa como asistente personal.

Genoma de 100 dólares
Han Cao ha diseñado un chip nanofluídico que podría reducir considerablemente los costes de secuenciación del ADN.

Memoria de circuito
Stuart Parkin está utilizando nanocables para crear un potente chip de memoria ultradenso.

Máquinas biológicas
Las novedosas interfaces entre máquinas y sistemas vivos de Michel Maharbiz podrían dar lugar a una nueva generación de dispositivos cyborg.

Diagnósticos de papel
George Whitesides ha creado una prueba de diagnóstico de papel barata y fácil de usar.

Batería líquida
Donald Sadoway ha concebido una novedosa batería que podría permitir que las ciudades funcionasen con energía solar por la noche.

Reactor de ondas para viajes
Un nuevo modo para impulsar los reactores podría hacer que la energía nuclear fuese más segura y más barata, señala John Gilleland.

Nanopiezoelectrónica
Zhong Lin Wang cree que los nanocables piezoeléctricos podrían alimentar de energía a los dispositivos médicos implantables y actuar como diminutos sensores.

HashCache
El nuevo método de Vivek Pai para almacenar contenidos Web podría hacer que el acceso a Internet fuese más asequible en todo el mundo.

Red definida por software
Nick McKeown cree que controlando de forma remota con un software el hardware de red se puede incrementar la velocidad de Internet.

Nuevo sistema para detectar infartos

Un grupo de investigadores afirma haber desarrollado una prueba capaz de detectar, en cuestión de minutos, si una persona está teniendo un infarto; las pruebas actuales tardan horas.

Cuando el cardiólogo Mike Fifer mencionó a su colega Rob Gerszten que iba a admitir a un paciente en la unidad coronaria para practicarle un infarto provocado, a los dos se les ocurrió la misma idea. Se dieron cuenta de que era la oportunidad perfecta para buscar nuevos marcadores de infarto en la sangre. Los infartos modifican los niveles de diversas sustancias químicas en la sangre, pero las pruebas actuales buscan cambios que tardan varias horas en producirse. Gerszten y Fifer querían encontrar cambios inmediatos en las sustancias químicas.

Esto es muy importante dado que todos los tratamientos disponibles para los infartos funcionan mejor cuanto antes se aplican", señala Gerszten.

Los investigadores y su equipo estudiaban a pacientes con una enfermedad poco frecuente, denominada cardiomiopatía hipertrófica.

"En esta enfermedad, los pacientes tienen demasiada masa muscular en el corazón", explica Gerszten. El tratamiento consiste en provocarle al paciente un infarto planeado para minimizar el exceso de músculos en el corazón; solo después de esto el paciente mejora.

The team was able to take blood samples before, during and after the planned heart attacks. Collaborating with the Broad Institute of MIT and Harvard, where Gerszten is an associate member, they used a technique called high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS) to identify and compare the levels of hundreds of different chemicals in the blood samples.

"En los primeros 10 minutos de infarto observamos unos 10 cambios nuevos en sangre, nunca antes descritos", señala Gerszten.

Pero los investigadores necesitaban averiguar si estos resultados se podían generalizar a cualquier paciente que padeciera un infarto no provocado.
Para ello el equipo estudio las muestras de sangre de pacientes que acudían a urgencias con un infarto, con el fin de ver si éstas mostraban los mismos cambios.
"Y de hecho, los cambios observados durante un infarto provocado resultaron ser los mismos que los observados en pacientes con infartos espontáneos", señala Gerszten.
"Obviamente, ahora necesitamos probarlo en grupos más amplios de sujetos; no solo en decenas o cientos de sujetos, sino en miles de sujetos que acudan a urgencias".

Es posible que la investigación conduzca también a nuevos tratamientos. "Creo que los cambios que hemos observado en la sangre también pueden tener implicaciones importantes en las terapias para los infartos", señala Gerszten. "Hemos observado claramente cambios anómalos en ciertas vías biomédicas del corazón; lo que sugiere objetivos para una intervención terapéutica".

Gerszten espera que, en unos cuantos años, esta detección precoz conduzca a un tratamiento generalizado para los infartos, no en horas, sino en minutos.
La investigación se ha publicado en línea en la revista Journal of Clinical Investigation.

Fuente: Science Central

Nuevo prótesis de brazo movible

Reorganizando quirúrgicamente los nervios que en condiciones normales se conectarían al miembro perdido, un grupo de investigadores ha desarrollado un modo intuitivo para que los pacientes con amputaciones controlen un brazo robótico.

Todd Kuiken y sus colegas, del Instituto de Rehabilitación de Chicago (Rehabilitation Institute of Chicago), describieron por primera vez la técnica, probada en un solo paciente, en el 2007; ahora la han probado en varios pacientes más. Todos ellos lograron controlar con éxito la prótesis avanzada, que cuenta con hombros, codos, muñecas y manos motorizados. Los pacientes lograron mover el brazo en el espacio, imitar los movimientos de la mano y asir toda una variedad de objetos, incluido un vaso de agua o una delicada galleta. Los resultados se han publicado en la revista Journal of the American Medical Association.

Las prótesis de brazos motorizadas utilizadas con mayor frecuencia hoy en día aprovechan los movimientos del hombro existente para controlar la mano, el codo o la muñeca del miembro. Estos dispositivos pueden resultar frustrantes y lentos: el usuario debe contraer esos músculos conscientemente para provocar un movimiento y solo se puede realizar un movimiento cada vez.

Kuiken ha desarrollado un tipo de interfaz totalmente nuevo. Utilizando un procedimiento quirúrgico denominado reinervación muscular dirigida, los cirujanos transfieren a los músculos del pecho y la parte superior del brazo, los nervios que previamente transportaban las señales al miembro amputado. Los nervios redirigidos se desarrollan, a continuación, en el interior de los músculos, que se contraen cuando el paciente piensa en mover el miembro perdido. Unos sensores incluidos en el miembro protésico leen estas señales y las traducen en movimientos.

Tras someterse a la operación quirúrgica, tres pacientes probaron un brazo prototipo que se está desarrollando dentro del Programa de Prótesis Revolucionarias de la agencia DARPA (Defense Advanced Research Project Agency) y lograron controlar con fiabilidad el dispositivo en apenas dos semanas.

"La velocidad y precisión de los movimientos supone mejoras sustanciales con respecto a los sistemas mioeléctricos anteriores", señala Gerald Loeb, médico y científico del departamento de ingeniería biomédica y neurología de la Universidad del Sur de California. "Más importante aún es la facilidad con la que los pacientes aprendieron a realizar tareas que requieren el movimiento coordinado de más de una articulación".

Kuiken y sus colegas están trabajando ahora para añadir feedback sensorial al sistema trasplantando los nervios que en su día transportaron las señales sensoriales del miembro amputado al cerebro. Este tipo de feedback es especialmente importante para determinar, por ejemplo, cuánta fuerza utilizar para asir un vaso sin romperlo. Los investigadores ya han mostrado también que los pacientes a los que se les ha trasplantado este nervio pueden sentir en el pecho sensaciones de la mano perdida. Finalmente, pretenden añadir sensores a los dedos protésicos para que puedan transmitir información táctil a los nervios trasplantados, haciendo que el paciente sienta como si tuviera una mano de verdad.

Fuente: Technology Review

Curación de incisiones por láser

A pesar de los inestimables progresos de la medicina en los últimos 100 años, la cirugía todavía puede dejar cicatrices más propias del monstruo de Frankenstein que de un paciente de una operación moderna. Ahora, según este artículo publicado en Technology Review, Irene Kochevar y Robert Redmond, del Centro Wellman de Fotomedicina (Wellman Center for Photomedicine) del Hospital General de Massachussets (Massachusetts General Hospital), han desarrollado un método que podría llegar a reemplazar a la aguja e hilo del cirujano. Utilizando láseres quirúrgicos y un tinte activado por la luz, los investigadores están induciendo al tejido a curarse a sí mismo.

La curación por láser no es una idea nueva. Durante años, los científicos han intentado encontrar el modo de utilizar el calor generado por los láseres para hacer que la piel se vuelva a unir, pero les ha costado descubrir el equilibrio adecuado. Si no se aplica el calor suficiente, la herida no se cierra; y demasiado provoca la muerte del tejido. Hace ocho años, uno de los colegas de Kochevar y Redmond estaba examinando diapositivas patológicas de células eliminadas por tipo de calor térmico cuando se le ocurrió que se podría utilizar sólo la luz de un láser, en lugar de su calor.

Aunque la idea de la piel volviendo a unirse sola puede sonar más a algo típico de los superhéroes que a una habilidad quirúrgica, la ciencia es asombrosamente simple. El equipo sacó partido del hecho de que algunos tintes se activan en presencia de luz. En el caso del Rosa de Bengala –un tinte utilizado en prácticamente todas las consultas de oftalmologías para detectar lesiones de la córnea–, los investigadores creen que la luz ayuda a transferir los electrones entre la molécula del tinte y el colágeno, el principal componente estructural de los tejidos. Esto produce radicales libres altamente reactivos que hacen que las cadenas moleculares del colágeno formen enlaces químicos entre sí. Basta pintar los dos lados de una herida con Rosa de Bengala e iluminarla con una luz intensa y ambos lados se volverán a unir por sí solos. "A esto lo llamamos nanosutura", señala Kochevar, "porque lo que hacemos es unir las pequeñas fibras de colágeno; es mucho más de lo que puede hacer un hilo".

Los beneficios de esta nanosutura son múltiples. En casi todos los casos, parece dar lugar a procedimientos más rápidos, menos cicatriz y, posiblemente, menos infecciones, dado que sella la abertura por completo sin dejar ningún espacio por el que puedan penetrar las bacterias. Esto hace que sea especialmente adecuado para cerrar, no solo incisiones superficiales en la piel sino también las realizadas en operaciones de los ojos y el nervio ocular. En operaciones oculares, como el transplante de córnea, a veces es necesario dejar durante meses en el sitio los puntos (que pueden causar irritación e infecciones), pudiendo agravarse las complicaciones. En las operaciones del nervio óptico, el daño del tejido de la cicatriz puede disminuir la conducción de los impulsos neuronales. "Si se pasa una aguja a través de la piel, no pasa nada", señala Redmond. "Pero pasarla a través de un nervio, puede ser un problema, ya que se está destruyendo parte del nervio".

iPALM: miscroscopía interferométrica de localización fotoactivada

Una revolución en microscopía óptica está permitiendo a los científicos ver de cerca estructuras nunca vistas anteriormente con luz visible. Nuevas técnicas de microscopía de "superresolución", en desarrollo en varios laboratorios, permiten a los científicos visualizar estructuras que antes eran demasiado pequeñas para poder verlas con microscopía óptica, debido al límite de resolución inherente impuesto por la longitud de onda de la luz.

Ahora, según este artículo de Technology Review, científicos del Howard Hughes Medical Institute's Janelia Farm Research Campus han anunciado el desarrollo de una técnica denominada microscopía interferométrica de localización fotoactivada (iPALM, pos sus siglas en inglés), que les permite crear imágenes en tres dimensiones de las estructuras del interior de las células, con la máxima resolución, utilizando un microscopio óptico.

La técnica, cuyos detalles se han publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, añade la tercera dimensión a un enfoque previo conocido como PALM (microscopía de localización fotoactivada), que utiliza moléculas fluorescentes que se pueden encender y apagar para dilucidar los detalles de pequeñas estructuras bajo un microscopio óptico. Con la técnica PALM, solo se enciende una pequeña fracción de las moléculas fluorescentes del interior de la célula, transformando un haz de luz en un conjunto de puntos brillantes relativamente escasos que se pueden resolver individualmente y revelan la posición de las proteínas marcadas con moléculas fluorescentes. Combinando muchas imágenes, los investigadores crearon una imagen completa en dos dimensiones.

Para añadir a PALM una tercera dimensión, los investigadores recurrieron a la interferometría, una técnica ampliamente utilizada para la medición de ángulos y distancias a escala microscópica. La luz de las moléculas fluorescentes de la muestra se capta desde arriba y desde abajo, y ambos haces de luz son enviados a un divisor de rayos que los dirige hacia tres cámaras diferentes. La cantidad de luz que llega a cada cámara se puede utilizar para calculas la posición vertical de cada molécula fluorescente de la muestra. "Al final, logramos obtener la posición de una molécula en las tres direcciones en menos de 20 nanómetros" o unas 10 veces el tamaño de una proteína promedio, señala Harald Hess, científicos del Janelia Farm que dirigió el estudio. Pulsar aquí para ver imágenes de las estructuras celulares creadas con iPALM.

Según John Sedat, profesor de bioquímica y biofísica de la Universidad de California, San Francisco, este trabajo mejora sin duda la resolución de la microscopía óptica, pero Sedat considera que uno de los inconvenientes de utilizar una resolución espacial tan levada en la formación de imágenes biológicas es que actualmente, la técnica requiere que las células estén muertas y hayan sido fijadas químicamente, por lo que no es posible captar con ella eventos en tiempo real. El principal reto en este campo, señala Sedat, está en combinar los avances en la resolución espacial con la formación de imágenes en tiempo real de células vivas.

Por su parte, Gleb Shtengel, uno de los líderes de esta nueva técnica, reconoce que el tiempo necesario para combinar las múltiples imágenes hace que sea difícil captar eventos rápidos con iPALM, pero afirma estar planeando ampliar la técnica para captar imágenes de eventos más lentos en células vivas.

Microondas para destruir tumores cancerígenos

Según un artículo publicado en ScienceDaily, una nueva opción no invasiva para tratar el cáncer hepático, denominada ablación por microondas, está ya disponible en el UC San Diego Medical Center y el Moores UCSD Cancer Center, los únicos hospitales de la región que ofrecen este tecnología a los pacientes.

“Un tumor hepático se puede extirpar de muchas formas”, señaló Marquis Hart, MD y cirujano de trasplantes del UC San Diego Medical Center. Ahora, los pacientes del UC San Diego tienen una nueva opción llamada ‘ablación por microondas que consiste en destruir los tumores hepáticos con calor derivado de la energía de las microondas. Según Hart, es una alternativa importante, especialmente dado que la mayoría de los cánceres de hígado no pueden ser extirpados parcialmente y no todos los pacientes son candidatos válidos para un trasplante”.

El cáncer hepático está en aumento en los EEUU, estrechamente relacionado con la epidemia de hepatitis y otras enfermedades que causan cirrosis, una enfermedad degenerativa que afecta al hígado. Las opciones actuales de tratamiento para el cáncer de hígado incluyen el trasplante, la extirpación quirúrgica parcial del hígado, la quimioterapia, la radiación o la ablación (destrucción de tejido anormal con el calor de las ondas de radiofrecuencia, ultrasonidos de alta frecuencia, congelación o inyección de alcohol). Ahora, la tecnología de microondas, ofrecida por Covidien, elimina el tumor con un calor intenso.

Para llevar a cabo el procedimiento, Hart accede al tumor a través de la piel o a través de un pequeño puerto laparoscópico o incisión. Guiado por ultrasonidos o por un escáner de tomografía computarizada (TC), localiza el tumor y, a continuación, lo atraviesa con una fina antena que emite microondas. Esta energía hace girar las moléculas de agua en el tumor produciendo una fricción que, a su vez, causa calor. Las temperaturas por encima de los 60 grados Celsius (140 grados Fahrenheit) causan la muerte celular, por lo general, en unos 10 minutos.

“La ablación por microondas elimina el tumor rápidamente y con precisión. En caso necesario se pueden tratar varios tumores a la vez”, señaló Hart. “Este método parece ser más eficaz que otras técnicas de ablación, implicando una mejor destrucción del tumor y menos tiempo bajo los efectos de la anestesia general para el paciente”.

Además de para el cáncer hepático, la ablación por microondas se ha mostrado prometedora para el tratamiento del cáncer de pulmón, el de riñón y el óseo.

Fuente: Science Daily

Teléfono que se convierte en laboratorio médico

Los equipos médicos de las misiones y zonas rurales remotas solo pueden tratar a los pacientes basándose en los síntomas que éstos describen o que ellos mismos observan. Pero, según este artículo publicado por CNN, esto podría cambiar en un futuro próximo gracias a un teléfono móvil convertido en laboratorio médico móvil.

La Profesora Aydogan Ozcan, de UCLA, ha utilizado un teléfono normal de Sony Ericsson y, añadiéndole una cuantas piezas genéricas disponibles en le mercado y que cuestan menos de 50 dólares, ha conseguido producir una imagen extraordinaria que muestra las miles de células presentes en una pequeña muestra de fluido como es la sangre humana.

"Es una nueva forma de obtener imágenes de las células y las bacterias", señaló Ozcan, profesora ayudante del departamento de ingeniería eléctrica de UCLA. Mientras que otros pequeños sistemas de formación de imágenes utilizan una óptica aparatosa, el invento de su equipo ofrece una "verdadera miniaturización de un laboratorio", puesto que no hay lentes y los resultados son rápidos y precisos, señaló.

El dispositivo, llamado LUCAS, utiliza una luz azul de longitud de onda corta para iluminar una muestra de líquido –sangre, saliva u otro fluido– en una placa de laboratorio.

LUCAS captura la imagen en un chip del teléfono móvil. Si el teléfono dispone de un programa de algoritmos, contabiliza las micropartículas mucho más rápido de o que es capaz un humano. La imagen se puede enviar también vía wireless a un ordenador para que la analice y devuelva un mensaje de texto con los resultados.

Por ejemplo, el recuento de CD4 –cantidad de linfocitos T en la sangre de una persona– puede determinar si un paciente con VIH tiene SIDA; o un recuento de glóbulos rojos pede ayudar a determinar si un paciente tiene anemia o podría padecer malaria.

Los hologramas producidos por la cámara son borrosos y no pueden ser leídos por el ojo humano. Los médicos todavía necesitan los microscopios para examinar una muestra de un paciente.

Los distintos tipos de células tienen formas diferentes y, en función de esto, el sistema LUCAS cuenta las células utilizando un algoritmo desarrollado por el equipo de UCLA. Según Ozcan, el informe generado tiene un 90% de precisión.

Esta prueba no pretende reemplazar a la óptica sofisticada, pero el dispositivo podría ofrecer un diagnóstico preliminar rápido en zonas de difícil acceso, como aldeas remotas en el África Subsahariana, donde las tasas de VIH son las más elevadas del mundo.

"Lo que hace que sea valioso es que es pequeño y barato", señaló Skip Garner, profesor de Bioquímica y Medicina Interna en la Universidad del Suroeste de Texas, en Dallas. Según Garner, la investigación está en sus primeros pasos y, cuando esté un poco más trabajada, surgirán gran cantidad de aplicaciones.

Trasplantes de células madre para enfermos de esclerosis múltiple

Un nuevo estudio sugiere que los trasplantes de células madre, si se hacen pronto, pueden controlar e incluso revertir los síntomas de la esclerosis múltiple (EM).

Ninguno de los 21 adultos con EM con recaídas y remisiones a los que se les trasplantaron células madres de su propia médula espinal experimentó deterioro en tres años. Y, según The Lancet Neurology, el 81% de ellos mejoraron al menos un punto en una escala de discapacidad neurológica.

Esta previsto realizar más test, pero un experto británico ha calificado ya el trabajo de "alentador".

La EM es una enfermedad autoinmune que afecta a alrededor de 85.000 personas en el Reino Unido. Su origen está en un defecto del sistema inmunológico del cuerpo, que se ataca a sí mismo, causando daños en los nervios que pueden conducir a unas ser de síntomas como son la visión borrosa, la pérdida de equilibrio y la parálisis.

Al principio, la enfermedad causa principalmente síntomas intermitentes, parcialmente reversibles. En un período de 10-15 años después del comienzo de la enfermedad, los pacientes desarrollan EM secundaria-progresiva, con discapacidad neurológica gradual e irreversible.

No es la primera vez que se utiliza este tratamiento, conocido como trasplante autólogo no mieloablativo de células madre hematopoyéticas, en personas con EM, pero hasta ahora no había tenido mucho éxito.

El motivo, según los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Northwestern, en Chicago, es que la mayoría de los otros estudios intentaron los trasplantes en personas con EM secundaria-progresiva, en las que el daño ya está hecho.

En este último estudio se ofreció el trasplante a pacientes en una etapa más temprana de la enfermedad, que a pesar del tratamiento habían sufrido dos recaídas en el último año.

Se obtuvieron células madre de los pacientes y se congelaron mientras se les administraban fármacos para eliminar las células inmunológicas o linfocitos que estaban causando los daños. A continuación se volvieron a reimplantar las células madre para reponer el sistema inmunológico, restaurándolo eficazmente.
Cinco pacientes del estudio recayeron, pero se recuperaron tras recibir otro tratamiento.

Los investigadores están realizando ahora un ensayo aleatorio controlado en un número más amplio de pacientes para comparar el tratamiento con la terapia estándar.
Según el Profesor Richard Burt, que dirigió el estudio, se trata del primer estudio de un tratamiento para la EM que ha mostrado revertir los daños.

Fuente: BBC News Health