Investigadores españoles y nanotecnologia

Según una nota de prensa de la Universidad Pública de Navarra, un equipo de investigadores, coordinado por un profesor de esta Universidad, Antonio Gil Bravo, ha comenzado a estudiar el diseño y desarrollo de materiales absorbentes para almacenar hidrógeno, proceso clave en el cambio de motores de combustión interna, poco eficaces y contaminantes, a automóviles con celdas de combustible de hidrógeno (ver también sistemas para almacenar hidrógeno).

"El proyecto, titulado Desarrollo de materiales para almacenamiento de hidrógeno mediante adsorción física, está siendo financiado por el Departamento de Educación del Gobierno de Navarra, dentro del Plan de Formación de I+D, con un presupuesto de 28.800 euros distribuido en dos años. En el equipo de investigación participan, además del profesor Antonio Gil Bravo y Sophia Korili, miembros del Departamento de Química Aplicada de la Universidad Pública de Navarra, investigadores del Departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Salamanca, del Instituto Nacional del Carbón (CSIC, Oviedo) y del Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (CSIC, Madrid).

Actualmente, según explica el profesor Gil, la producción de hidrógeno "no supone un problema". Desde hace años, tanto mediante reformado catalítico, como a través de la electrólisis del agua, se ha obtenido hidrógeno. Sin embargo, la cuestión que se plantea con la utilización del hidrógeno como combustible es su generación o almacenamiento en las cantidades requeridas por un medio de transporte y sin que resulte peligroso, ya que se trata de un gas altamente inflamable. "En condiciones normales el hidrógeno se encuentra en estado gaseoso, por lo que hay que mantenerlo a alta presión o, si se quiere reducir la presión, se debe de bajar la temperatura de almacenamiento. Estas dos circunstancias provocan dificultades tecnológicas, además de los añadidos de seguridad", indica el profesor Gil.

Existen diversas maneras de almacenar el hidrógeno: presurizado, licuado, absorbido en metales (como hidruros) y fisisorbido en materiales adecuados. Este último método, "que consiste en la adsorción física en materiales porosos", es el que se está desarrollando en este proyecto de investigación, cuya finalización está prevista para el próximo año. En concreto, "nosotros lo estamos estudiando mediante el empleo de materiales nanoporosos, materiales cuyo tamaño de poro se encuentra en el rango de 0 a 10-6 metros", precisa.

El citado equipo de investigadores ha comenzado a trabajar con tres familias de materiales: carbones activados, zeolitas y arcillas apilaradas, "con las que ya tenemos una gran experiencia". Estos materiales, destaca el profesor Gil, cumplen cuatro requisitos: "tienen resistencia mecánica y son seguros, además de ser ligeros y baratos".

El almacenamiento basado en la fisisorción presenta una eficacia energética potencialmente más elevada que el resto de opciones de almacenamiento señaladas, puesto que el hidrógeno se retiene a baja temperatura y el 100% del hidrógeno que se ha adsorbido se puede recuperar. "El bajo punto de ebullición del hidrógeno (- 253 ºC) hace necesario emplear temperaturas alrededor de - 196 ºC para alcanzar suficiente cantidad de hidrógeno adsorbido. Liberar el hidrógeno fisisorbido puede ser además un proceso rápido y que se puede realizar fácilmente con pequeños cambios de presión y/o temperatura", señala el profesor".

Fuente: Noticias, Universidad de Navarra

Nanopartículas orgánicas más pequeñas del mundo

Un equipo de científicos de la University of North Carolina ha creado las partículas orgánicas con forma precisa y uniforme más pequeñas del mundo. La función potencial de estas nanopartículas orgánicas es la administración de medicamentos y la introducción de otros materiales orgánicos en el cuerpo humano.

Mediante la adaptación de nuevas tecnologías desarrolladas por la industria electrónica para la fabricación de transistores, los científicos han descubierto por primera vez la forma de crear partículas para llevar material genético, medicamentos y otros compuestos de un nano-tamaño y uniformidad sin precedentes. Las partículas son tan pequeñas que se pueden diseñar y construir para que su diámetro mida tan solo cien nanometros.

El director del equipo es el Profesor Joseph M. DeSimone que, además de ser catedrático de química y ingeniería química de la Universidad de North Carolina, también dirige el Science and Technology Center for Environmentally Responsible Solvents and Processes de la National Science Foundation. Según sus declaraciones recogidas en la nota de prensa de su Universidad:

"Se están gastando billones de dólares en nanotecnología y nanopartículas, pero un 99 por ciento de estos recursos están destinados para metales y oxido metálico que no son orgánicos. Nuestro método, que es realmente emocionante, por primera vez abre la puerta a la unión de materiales orgánicos y nanotecnología.... Creemos que nuestro trabajo tendrá un impacto profundo y positivo sobre avances en los sistemas de cuidado de salud humano. Esto incluye, pero no se limita a, quimioterapia, terapia genética, detección de enfermedades y administración de tratamiento médico".

Fuente: Nota de prensa de la UNC.

Mapa de nanotecnología

El Instituto Foresight y Batelle, una organización de investigación y desarrollo internacional, lanzaron ayer un "Mapa Tecnológico para Nanosistemas productivos" (Technology Roadmap for Productive Nanosystems) con unos fondos de $250.000 donados por The Waitt Family Foundation. Actualmente se está en vías de formar el comité internacional de expertos en nanotecnología cuyo cometido será dirigir este proyecto innovador que cuenta ya con el apoyo de diversas organizaciones industriales de primer nivel.

Los nanosistemas productivos son sistemas a escala molecular que fabrican otros materiales y aparatos útiles con una nano estructura. El Mapa Tecnológico para Nanosistemas Productivos ofrecerá un marco común para comprender las vías para desarrollar estos sistemas, los retos que hay que superar en la fase de su desarrollo, y las posibles aplicaciones y capacidades una vez fabricadas. El Mapa servirá además como base para formular agendas de investigación y comercialización para realizar dichas capacidades.

Los nanosistemas productivos impulsarán la investigación y aplicación hacia diversos campos, ofreciendo nuevas plataformas de construcción, aparatos y sistemas con precisión atómica a nano escala.

El nuevo Mapa servirá como fuente importante de información a gobiernos, corporaciones, instituciones de investigación, inversores, organizaciones de desarrollo económico, profesionales del sector público, docentes y los medios de comunicación.

El proceso para elaborar este Mapa de Carreteras incluirá una serie de tallers con la coordinación de expertos del sector privado, gobierno, instituciones de investigación y académicos. El primer taller tendrá lugar este verano. Se prevé que el Mapa estará preparado hacia finales del año 2006.

Premios para proyectos de nanotecnologia

Se ha abierto el plazo para propuestas en el 2nd Annual International & North Coast Nanotechnology Business Idea Competition (segundo concurso internacional y costa del norte para ideas empresariales de nanotecnología)

El concurso es financiado por The Keithley Foundation y The National Science Foundation, Partnerships for Innovation Program y ofrece premios a la mejor idea comercial dentro del sector de nanotecnología seleccionado en el ámbito internacional, y también a las mejores ideas empresariales presentadas por concursantes del noreste de la región de Ohio.

Según los organizadores, la nanotecnología provocará cambios profundos en la economía a una escala parecida a los cambios causados por las nuevas tecnologías en las últimas décadas. Las grandes iniciativas de financiación estatal son destinadas hacia la creación de nuevos productos y servicios basados en nanociencia y nanotecnología. Pero el proceso de la transferencia de esta tecnología al mercado está en su fase inicial. Este concurso pretende acelerar esta transferencia.

Se invita a la presentación de ideas empresariales de cualquier parte del mundo basadas en o hechos posible por la nanotecnología que ofrezcan una vía para realizar una demanda del mercado. Las ideas ganadoras deben ofrecer posibilidades para llevar al mercado un producto o un servicio dentro de un plazo de tiempo razonable.

Se destinan $75.000 a los premios por ideas internacionales y la misma cantidad a los premios por las ideas regionales. Un tribunal decidirá la distribución de fondos en ambas categorías. Se da prioridad a ideas empresariales basados en nanotecnología dentro de los siguientes campos: energía, salud y medicina, aeroespacio, transporte y productos de consumo. El plazo se acaba el 15 de septiembre, 2005.

Más información aquí.

Nanopartículas para tratar cáncer

Un equipo de investigadores de la Universidad de Michigan ha logrado crear el equivalente nanotecnológico del Caballo de Troya, para transportar un tratamiento de quimioterapia muy potente dentro de células de un tumor, aumentando así la capacidad del medicamento para matar el cáncer y reduciendo los efectos secundarios tóxicos.

Según la nota de prensa difundida ayer por la propia Universidad, estudios anteriores en culturas células demuestran que la utilización de nanopartículas para transportar tratamientos anticancerígenos directamente al objetivo, es decir, a las células del tumor, podría aumentar la respuesta terapéutica. Ahora los científicos de Michigan han demostrado que este tratamiento, basado en nanotecnología, es eficaz en animales vivos.

Según el director del estudio, el Profesor James Baker, "Este supone el primer estudio que ha demostrado como un medicamento transportado por una nanopartícula pueda salir del flujo sanguíneo, llegar a las células de cáncer y tener un impacto biológico sobre el tumor del animal."

Baker subraya el optimismo de su equipo ante este logro porque en su opinión demuestra que la nanotecnología puede mejorar de forma notable terapias actuales contra el cáncer. "Enviar tratamientos directamente a las células cancerígenas reduce las cantidades que llegan a las células normales, incrementa el impacto anti-cancerígeno del medicamento y reduce su toxicidad. Al mejorar el índice terapéutico de medicamentos contra el cáncer, nuestro objetivo es convertir el cáncer en una enfermedad crónica pero manejable.

Los resultados del estudio se publican en el número de Junio 15, 2005 de la revista especializada Cancer Research.

El vehículo para llevar el medicamento aplicado por los científicos de Michigan es una molécula de polímero llamado un dendrimer cuyo diámetro mide menos de cinco nanometros. Estos dendrimers son lo suficientemente pequeños para pasar por unas diminutas aperturas en las membranas celulares.



- Esta imagen de un dendrimer facilitada por la Universidad de Michigan muestra su estructura como un árbol con muchas ramas sobre las que los científicos pueden adherir una variedad de moléculas, incluyendo drogas.


En los experimentos desarrollados por el equipo del Prof. Baker, los investigadores adhirieron metotrexate, una potente droga contra el cáncer, a las ramas del dendrimer. En otras ramas, adhirieron agentes fluorescentes de imágenes y un ingrediente secreto, ácido fólico.

El ácido fólico es una vitamina importante necesaria para el funcionamiento sano de todas las células. Pero parece que las células cancerígenas necesiten más ácido fólico que lo normal. Al aprovechar su apetito por esta sustancia, los científicos logran impedir que las células cancerígenas desarrollen una resistencia a las drogas quimo terapéuticas.

En los ensayos realizados en el laboratorio, esta nueva terápia con nanopartículas realizada en ratones que recibieron inyecciones de células cancerígenas humanas fue 10 veces más efectiva y menos tóxica que la administración tradicional del tratamiento.

Nanotecnología y Cáncer
Nanopartículas para tratar cáncer de mama
Nanopartículas para detectar cáncer

Nanotecnología y medicina: impresión de ADN

Según un artículo de Nanotechweb, investigadores del MIT y la Universidad Virginia Commonwealth de los Estados Unidos creen que la nueva técnica de impresión supramolecular podría permitir la fabricación masiva de nanoaparatos. Su método utiliza hibridación ADN para replicar un diseño y tiene una resolución de menos de 40 nanometros.

Los científicos dicen que su método de nano-impresión podría beneficiar la creación de micro conjuntos de ADN. Actualmente la fabricación de estos dispositivos requiere al menos 400 pasos dentro del proceso de impresión y cuesta unos $500 por micro conjunto. Pero el con el sistema micro-tampón, sería necesarios solo 3 pasos, y se podría reducir el coste de cada micro conjunto a menos de $50.

Esto supone un gran avance para la detección y diagnóstica d enfermedades... Cuanto más pruebas realicemos con micro conjuntos, mas aprendemos sobre enfermedades y somos más capacitados para detectarlas" según el Profesor Francesco Stellacci del MIT.

Para lograr esta nueva técnica, el equipo de investigadores creó un patrón de oro diseñado con moléculas ADN de una hebra. Se modificaron las moléculas con hexilo thiol, para que se pagaran a la superficie de otro. Luego los investigadores sumergieron este patrón en una solución de hebras complementarias de ADN (cDNA) que también fueron modificadas con grupos de adhesión de hexilo thiol, creando moléculas ADN dobles (más información técnica sobre el desarrollo del la técnica aquí).

Ver el abstract del estudio en Nanoletters.

España participa en macro proyecto europeo de nanotecnología

La Universidad del País Vasco participará en un proyecto europeo sobre nanomateriales. El proyecto ha sido presentado ante los medios de comunicación esta semana en la sede de la Comisión Europea en Bruselas. Se llama NAPOLEON, y ha recibido 7 millones de euros de financiación europea.

La Universidad de Surrey lidera el proyecto cuyo objetivo es desarrollar nuevos recubrimientos, pinturas, adhesivos y cosméticos con propiedades únicas. Los 21 equipos de investigación que participan en NAPOLEON estudiarán cómo transformar nanopartículas de polímeros en productos útiles como pintura o cinta adhesiva.

Según declaraciones publicadas en las noticias de la Universidad de Surrey por uno de los directores del proyecto, Dr Keddie, "Esperamos que NAPOLEON logre avances en plásticos estructurados conocidos como nanomateriales. Utilizaremos partículas plásticas ultra-pequeñas de dos fases para controlar la estructura de productos con el fin de darles increíbles propiedades."

Los científicos pretenden lograr nuevos adhesivos capaces de pegar sustratos porosos, materiales con mayor resistencia y baja suciedad, mayor impermeabilidad a líquidos y gases y mayor resistencia al fuego. La tecnología también ofrecerá ahorros energéticos en fabricación y transporte.

Se pretende que la industria europea será el gran beneficiario de los resultados del proyecto NAPOLEAON, sobre todo las pymes a través de la introducción de nuevos productos con valor añadido en mercados globales muy competitivos. Por ejemplo, hay 2500 empresas europeas especializadas en recubrimientos que dan empleo a 100.000 personas y fabrican productos con un valor total de € 15.4 billones de euros.

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Nanotecnología para teléfonos celulares

Dentro de poco tiempo la nanotecnología podría servir para mejorar teléfonos móviles a través de la fabricación de tubos al vacío de nanotubos de carbón, micrófonos microscópicos, lentes líquidas, brújulas conectadas con satélites de sistemas de posicionamiento global (GPS) etc.

Según la revista Sci-Tech, investigadores de Lucent's Bell Labs están desarrollando teléfonos a nano-escala para la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para el Ministerio de Defensa de los Estados Unidos. Estos nano-teléfonos consisten en transmisores de radio cuyo tamaño es igual que el diámetro de un pelo humano. Se podría utilizar los transmisores para estudiar procesos dentro de células vivas y medir potenciales químicas, campos eléctricos y presiones.

Según declaraciones de David Bishop (vice presidentes de Bell Labs) a Nano World, supone una nueva posibilidad para reducir el tamaño de la tecnología existente a su límite práctico.

Las partes de teléfonos celulares que ayudan a enviar y recibir datos representan los componentes más costosos y los que más energía consumen. Según Bishop, con la nanotecnología se pueden reducir costes, aumentar funcionalibilidad y disminuir energía.

Los amplificadores de frecuencia de radio utilizados en teléfonos celulares son filamentos de tungsteno calientes cuya eficiencia de potencia llega al 10 por cien. El objetivo de las investigaciones actuales es sustituir estos filamentos, que consumen mucha potencia de la batería, con conjuntos de nanotubos de carbón cultivados en platos de silicio que actúen como tubos al vacío altamente eficientes que emiten electrones.

Otras investigaciones que se están desarrollando incluyen:

• Micro-micrófonos para mejorar la filtración de interferencias y la recepción de sonidos deseados. Los micro-micrófonos desarrollados por Bell Labs incorporan membranas de silicio y otros materiales compuestos
• Lentes líquidas que son apretadas entre platos transparentes pintados con nano-capas que permite el movimiento del líquido sin viscosidad permitiendo que la lente pueda transformar para que mantenga su objetivo enfocado.
• Baterías inteligentes fabricadas con nanotubos de silicio
• Nano-brújulas que, una vez conectado con sistemas GPS, que permitirán utilizar el teléfono para detectar la localización exacta y utilizar servicios que indican las direcciones para llegar de un sitio a otro.
• Nanosensores para que el teléfono móvil detecte la presencia de productos químicos en el ambiente.

Sensores moleculares facilitan nanotecnología genética

Según un artículo en vnunet.com, un grupo de científicos de las universidades de Stanford y Carnegie han aplicado nanotecnología genética, utilizando sensores moleculares, para medir cambios en los niveles químicos del cerebro en tiempo real y a nivel de una sola célula.

Los sensores alteran su forma tri-dimensional al enlazar con el químico, lo que permite que este sea visible a través de un proceso conocido como la transferencia de energía de resonancia fluorescente (en inglés, FRET).

Un estudio publicado por estos científicos describe cómo insertaron los nanosensores en las células para medir la liberación del neurotransmisor excitador glutamato que es el químico que más aumenta la actividad de células nerviosas en el cerebro de los mamíferos. Se cree que un exceso de glutamato podría causar enfermedades como Alzheimer y Parkinson.

La técnica de captación de imágenes con resonancia fluorescente nos permite ver cómo actúan las células vivas en directo y en color según el director de equipo de científicos Sakiko Okumoto, citado en el artículo.

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