Técnica para estudiar una molécula con un microscopio

Si el realismo en el arte consiste en representar la forma, entonces la biología está llena de arte realista. Durante décadas, los científicos han investigado algunas de las estructuras más diminutas de las unidades de construcción básicas de la vida (como el ADN o las proteínas), creando modelos de ellas, de bolas y varillas y a todo color, que llenan las páginas de las revistas y adornan las vitrinas de trofeos de todos los departamentos de biología. Mientras estas representaciones revelan algunos de los detalles moleculares más intrincados de la vida, a menudo no consiguen representar el movimiento de una única molécula, del mismo modo que la foto perfecta de un caballo no muestra la fluidez de su galope. "Se trata de cosas húmedas, cálidas y pegajosas", señala Adam Cohen, de la Universidad de Harvard. Se mueven, agitan, enrollan, giran y van y vienen aleatoriamente.

Estudiar el movimiento de una sola molécula es complicado, debido a todos estos movimientos. Si liberas una sola molécula, vagará por ahí. Puedes atarla, para asegurarte de que no se aleja, pero entonces no puedes observar cómo se mueve. Ahora, según un artículop ublicado este mes en avssymposium.org, gracias a una máquina construida por Adam Cohen y sus colegas de Harvard, es posible confinar una sola molécula y estudiar su movimiento al mismo tiempo.

La máquina utiliza un campo eléctrico variable para atrapar una sola molécula bajo un microscopio. Lo hace rastreando el movimiento de la molécula para, a continuación, rápidamente, aplicar pequeños impulsos eléctricos para contrarrestar su movimiento y devolver la molécula al lugar de partida. En la “AVS 55th International Symposium & Exhibition”, Cohen describirá cómo él y sus colegas pueden utilizar esta máquina para observar cosas como partículas de virus o trozos individuales de ADN. Recientemente han hecho una película, captando 60.000 fotogramas de alta velocidad del baile de una molécula de ADN. Los estudios muestran la naturaleza de las fuerzas internas de la molécula, señala Cohen, y estas propiedades proporcionan información sobre cómo el ADN interactúa en un entorno biológico.

Abstract: http://www.avssymposium.org/paper.asp?abstractID=228

Fuente: Azonano

Nanotecnología para destruir bacteria resistentes a antibióticos

Investigadores del Reino Unido están utilizando "nanosondas" microscópicas para encontrar nuevos fármacos que resuelvan el problema de la resistencia a los antibióticos. Las diminutas sondas ultrasensibles pueden calcular en qué medida se une un fármaco a las bacterias y su capacidad para debilitarlas y destruirlas.

Los investigadores estudiaron la tecnología de silicio en la vancomicina, uno de los pocos antibióticos que todavía funcionan contra infecciones como el SARM (Staphylococcus aureus resistente a la meticilina). Los resultados iniciales se publicaron en la revista Nature Nanotechnology.

Es la primera vez que se utiliza este tipo de nanotecnología para buscar nuevos fármacos. El grosor de las sondas no es mayor que el de un cabello humano, pero son capaces de detectar el mínimo cambio a nivel molecular.

Los antibióticos como la vancomicina se unen a la pared celular de las bacterias, causando la ruptura de la bacteria. Cuando la bacteria se vuelve resistente, se producen pequeños cambios en la estructura de su pared celular haciendo que al antibiótico le resulte más difícil adherirse y debilitar la estructura de la célula.

Los investigadores del London Centre for Nanotechnology recubrieron una serie de nanosondas con las proteínas que cubren las paredes celulares de las bacterias. Como una diminuta fila de trampolines, las sondas se pliegan en respuesta al "estrés de superficie" que se produce cuando el antibiótico se adhiere a la célula.

El sistema logró detectar que es 1.000 veces más difícil para la vancomicina adherirse a las bacterias resistentes que a las no resistentes.

Ahora están buscando otros posibles antibióticos con el objetivo de encontrar un fármaco capaz de adherirse con fuerza a las bacterias resistentes y causar una flaqueza estructural importante de la pared celular.

Según la directora del estudio, la Dra. Rachel McKendry: "Se ha producido un alarmante incremento de ‘superbacterias’ resistentes a los antibióticos, como el SARM y los enterococos resistentes a la vancomicina (ERV)”.

"Es un problema global de salud y está conduciendo al desarrollo de nuevas tecnologías para investigar los antibióticos y su funcionamiento", señaló.
McKendry añadió que los diferentes fármacos causan diferentes debilidades estructurales en la pared celular (unas más eficaces que otras) y la nanotecnología que están utilizando podría ayudar a identificar las que es probable que resulten más destructivas.

Fuente: BBC Health

Nano cinta adhesiva

Durante años, científicos de los materiales han investigado a los gecos o salamanquesas con la idea de desarrollar unos adhesivos que, al igual que los pies de geco, sean secos, potentes, reutilizables y autolimpiables, y que puedan ayudar a los robots a escalar paredes o mantener unidos componentes eléctricos, incluso en condiciones especialmente adversas, como las del espacio exterior. Pero no es fácil diseñar adhesivos fuertes que se puedan volver a despegar.

Ahora, según un artículo publicado este mes en Technology Review, un grupo de investigadores ha desarrollado un adhesivo hecho de nanotubos de carbono cuya estructura imita muy de cerca a la de los pies de geco. Es diez veces más adherente que los pies de las lagartijas y funciona en diversas superficies, incluidos el vidrio y el papel de lija.

Desarrollado por un grupo dirigido por Liming Dai, profesor de ingeniería de los materiales de la Universidad de Dayton, y Zhong Wang, director del Center for Nanostructure Characterization de Georgia Tech, el adhesivo no es el primero hecho con nanotubos de carbono. Sin embargo, es mucho más fuerte sus antecesores. Su estructura ramificada se aproxima mucho más a la de los pies de geco, que están recubiertos con millones de cabellos a microescala que, a su vez, se ramifican en otros cabellos mucho más pequeños, cada uno de los cuales mantiene una interacción eléctrica débil con la superficie. Estas numerosas interacciones débiles se suman a la fuerte adhesión que tiene lugar sobre la zona del pie. Anteriormente, los investigadores habían observado que unos grupos de nanotubos de carbono alineados verticalmente mantienen interacciones similares con la superficie.

"Se han intentado imitar las estructuras de los gecos, pero no es fácil", señala Dai. Utilizando un sustrato de silicio, Dai y su equipo desarrollaron arrays de nanotubos de carbono alineados verticalmente con una capa no alineada de nanotubos en la parte superior, a modo de filas de árboles con copas llenas de ramas. La fuerza adhesiva de estas filas de nanotubos es de unos 100 newtons por centímetro cuadrado (suficiente para que una superficie de 4x4mm del material sostenga un libro de texto de hasta 1.480gr. Y sus propiedades adhesivas no variaron al probarlo en superficies muy diferentes, incluido en planchas de vidrio, películas poliméricas y papel de lija grueso.

Una ventaja de este adhesivo es que su fuerza depende en gran medida de la dirección. Cuando se arranca en una dirección paralela a su superficie, es muy fuerte debido a que los nanotubos ramificados se alinean, señala Dai. Pero cuando se levanta despacio tirando de lado, como si fuese un trozo de celo, los nanotubos van perdiendo contacto uno a uno.

Fuente: Technology Review

Estudio sobre los peligros de las nanopartículas

El avance de la tecnología ha afectado siempre al medioambiente, a menudo, de manera adversa. Por lo general, las técnicas para contrarrestar los efectos negativos y promover el desarrollo sostenido se suelen utilizar cuando es demasiado tarde. Según un artículo publicado este mes en thetartan.org, con el fin de evitar que esto vuelva a suceder, cuatro universidades importantes (la Universidad de Duke, la Carnegie Mellon, la Universidad Howard y Virginia Tech) han colaborado entre sí para establecer el Centro de Implicaciones Medioambientales de la Nanotecnología (CEINT, por sus siglas en inglés), alojado en la Universidad de Duke. También participan en el proyecto profesores de las Universidades de Kentucky y Stanford.

Puesto que el campo de la nanotecnología todavía es bastante nuevo, llevar a cabo un desarrollo sostenido del sector de la nanotecnología justo ahora evitará que la humanidad se arrepienta de esta nueva tecnología en el futuro.

El centro pretende estudiar el impacto de las nanopartículas sobre el medioambiente. Como se ha indicado en la revista Pittsburgh Tribune-Review, el centro planea desarrollar 32 ecosistemas controlados, denominados “mesocosmos” en el bosque Duke, en Durham, Carolina del Norte. Según el informe, estos ecosistemas actuarán como “laboratorios” en los que los investigadores podrán estudiar los efectos de las nanopartículas en diferentes ecosistemas.

El centro estudiará también el transporte y las transformaciones de las nanopartículas en el medioambiente y los efectos que los microorganismos tienen sobre estas. Ahí es donde entra en acción la Carnegie Mellon, señaló Gregory Lowry, profesor asociado de ingeniería civil y medioambiental y subdirector del centro.

Es importante estudiar las nanopartículas, porque éstas no siguen las mismas reglas ni tienen las mismas propiedades que los materiales a otros tamaños. Si un material de gran tamaño lo hacemos lo suficientemente pequeño, señala Lowry, sus propiedades de superficie van a cambiar; se producirán cambios en la estructura cristalina, en la energía de superficie e incluso en el número de sitios reactivos de las partículas.

Puesto que, actualmente, los nanomateriales se utilizan muy a menudo en productos comerciales, como calcetines, lavadoras y filtros de agua, es importante saber qué sucede después de que éstos entren en contacto con el medioambiente.

Las partículas pueden sufrir transformaciones químicas debido a reacciones de oxidación-reducción, pueden ser transformadas por microorganismos, y también pueden sufrir transformaciones físicas atrayendo a otras nanopartículas para formar una partícula más grande. Todas estas transformaciones pueden cambiar considerablemente las propiedades de los nanomateriales y, quizá, incrementar su toxicidad.

Puesto que estos estudios nunca se han llevado a cabo hasta ahora, los investigadores han señalado que no saben qué resultados esperar.

Fuente: Tartan

Riesgos y beneficios de la nanotecnología