Nanopapel más fuerte que hierro

Investigadores de Suecia y Japón han informado acerca del desarrollo de un nuevo tipo de papel tan resistente a las roturas como el hierro fundido. El nuevo material, conocido como “nanopapel de celulosa” (cellulose nanopaper) está hecho de partículas submicroscópicas de celulosa y, según los investigadores, podría abrir el camino para un uso generalizado del papel como material de construcción, así como en otras aplicaciones.

Está previsto que el estudio se publicque en el ejemplar del 9 de junio de la revista Biomacromolecules de la American Chemical Society, con el título "Cellulose Nanopaper Structures of High Toughness".

En este nuevo estudio, Lars A. Berglund y sus colegas señalan que la celulosa, una sustancia resistente y ampliamente disponible que se obtiene de las plantas, tiene un enorme potencial como ingrediente ligero y resistente en compuestos y otros materiales de una amplia gama de productos. Aunque los compuestos basados en celulosa poseen una elevada resistencia, los materiale existentes son frágiles y se rompen con facilidad al aplicar una fuerza sobre ellos..

El estudio describe una solución a este problema, que consiste en exponer la pulpa de madera a ciertas sustancias químicas para producir un nanopapel de celulosa. Los investigadores observaron que su resistencia a la tensión (capacidad del material para resistir una fuerza antes de partirse) superaba la del hierro fundido. Además, fueron capaces de ajustar la resistencia del papel modificando su extrectura interna.

Fuente: Nanowerk

Nanocadenas para detectar enfermedades

Un equipo de investigadores de la Universidad de Queensland ha concebido y desarrollado una nueva tecnología con aplicaciones clínicas y de investigación, incluida la detección temprana de enfermedades.

El Dr. Krassen Dimitrov, del Australian Institute for Bioengineering & Nanotechnology (AIBN, por sus siglas en inglés) de la Universidad de Queensland, ha desarrollado unos “códigos de barras” fluorescentes llamados nanocadenas (nanostrings), que proporcionan más sensibilidad y precisión que los actuales métodos de detección.
La investigación ha sido publicada en Nature Biotechnology (con el título "Direct multiplexed measurement of gene expression with color-coded probe pairs").

Según el Dr. Dimitrov, las nanocadenas se enlazan a las moléculas de ARN para realizar un análisis digital de la expresión génica. “Puesto que este sistema puede contabilizar el número exacto de biomoléculas presentes, podemos obtener a tiempo una imagen extremadamente precisa y sensible de la expresión génica en un punto concreto”, señaló Dimitrov.

“Esta información cuantitativa es superior a otros sistemas de expresión génica como los microarrays, que dependen de la medida analógica de la fluorescencia y, por tanto, son menos precisos y tienen un rango limitado.

“La nanocadena es un importante desarrollo tecnológico tanto en entornos clínicos como de investigación. Podremos detectar con mayor precisión las moléculas asociadas a enfermedades concretas, y en el terreno de la investigación podremos identificar nuevas moléculas asociadas a enfermedades y seguir su rastro hasta los genes responsables".

Según Dimitrov, la tecnología está basada en un proceso no enzimático que reduce las posibilidades de sesgo y es más robusto en varias condiciones diferentes.
El Dr. Dimitrov está trabajando ahora en el siguiente paso, que consistirá en el desarrollo de nuevos nanocódigos de barras que reducirán aún más el coste y la mejora en la sensibilidad y la capacidad de uso. La tecnología ha sido comercializada en Seattle por una compañía fundada por Dimitrov en el 2003.

El AIBN es un instituto de investigación multidisciplinar de la Universidad de Queensland, que combina las habilidades de investigadores de renombre mundial en los campos de la bioingeniería y la nanotecnología para obtener resultados medioambientales y de salud positivos, en administración biomédica, biodispositivos, regeneración de tejidos y terapias celulares.

Fuente: NanoOrg

Posible relación entre nanotubos de carbono y cáncer

Se advierte que los nanotubos de carbono podrían ser igual de perjudical para la salud que el asbesto

Un equipo de científicos ha advertido que los nanotubos de carbono podrían presentar un riesgo de cáncer similar al del asbesto. Según ellos, el gobierno británico debería restringir el uso de estos materiales, incluidos ya en diversos productos de consumo, para proteger la salud de los humanos.

En la mayoría de los productos que contienen nanotubos, como los paneles de las carrocerías de los coches, las raquetas de tenis, los mástiles de los yates y los cuadros de las bicicletas, las fibras están incrustadas en materiales compuestos, proporcionando resistencia y ligereza. De esta forma es probable que no sean muy dañinos, pero los investigadores afirman que sería necesario realizar más estudios para confirmarlo; no basta con dar por hecho que las personas no pueden estar expuestas a los nanotubos de carbono incrustados en otros materiales. Los científicos tendrían que demostrar que la exposición a esos productos es segura, señaló Andrew Maynard, del Woodrow Wilson International Centre for Scholars, en Washington.

Según el Dr. Maynard, los riesgos son mayores durante la fabricación y cuando los productos llegan al final de su vida. "¿Qué sucede cuando se desguazan estos productos o se tiran a un vertedero? ¿Hay alguna posibilidad de que los nanotubos de carbono salgan entonces al exterior y se produzca dicha exposición? Simplemente, desconocemos la respuesta a eso y creo que es algo que hay que averiguar".

Los nanotubos de carbono, desarrollados en 1991, han demostrado ser unos materiales extremadamente útiles, al conferir gran resistencia y al mismo tiempo ser muy ligeros. Además, son unos excelentes conductores del calor y la electricidad y nos los han vendido como materiales maravillosos que podrían constituir la base de una nueva generación de dispositivos electrónicos.

"Esto es un motivo de preocupación", señaló Anthony Seaton, profesor y experto en enfermedades relacionadas con el asbesto que trabaja en el Institute of Occupational Medicine de Edimburgo. "Con el asbesto pasó lo mismo; tenía miles de aplicaciones y la gente lo utilizó experimentalmente. Su uso llegó a ser muy generalizado"
Las similitudes entre el tamaño y la estructura de los nanotubos de carbono y los de las fibras de asbesto han planteado siempre un interrogante acerca de cómo podrían afectar los primeros a los pulmones. Las nuevas investigaciones indican que, en ratones, los nanotubos, al igual que el asbesto, causan inflamación del mesotelio, membrana que rodea los pulmones y otros órganos del cuerpo. En el caso del asbesto, la inflamación es una fase que conduce al letal cáncer conocido como mesotelioma. Por lo general, este cáncer tarda entre 20 y 50 años en desarrollarse tras la exposición a las fibras de asbesto.

Los investigadores, que informaron del avance en la revista Nature Nanotechnology, compararon los efectos de los nanotubos cortos y largos. En el caso del asbesto, las fibras de unos 10 micrómetros de largo son inofensivas, porque las células inmunológicas pueden engullirlas y eliminarlas con seguridad; las de más de 15-20 micrómetros de largo, en cambio, son demasiado grandes para que las células las asimilen y su presencia provoca una respuesta inflamatoria. Los investigadores confirmaron que los nanotubos de carbono parecen tener el mismo efecto.

Fuente: The Guardian Science

Un nuevos sistema de administración ARN más eficaz

Según un artículo publicado esta semana en Technology Review, un modo experimental de combatir la enfermedad, llamado interferencia de ARN (iARN), podría estar más cerca de hacerse realidad ahora que investigadores del MIT y Alnylam, empresa biotecnológica de Cambridge, Massachussets, han logrado superar un obstáculo fundamental para la administración eficaz de tratamientos a las células a las que van dirigidos.

Los investigadores han presentado un método para sintetizar con rapidez más de mil moléculas diferentes similares a lípidos y estudiar su capacidad para dirigir moléculas cortas de ARN hasta las células. Y han demostrado que algunos de estos agentes de entrega son 10 veces más eficaces para la administración del ARN que los métodos anteriores.

La iARN, descubierta por primera vez en 1998, ha atraído una considerable atención como posible tratamiento para una amplia gama de enfermedades, incluido el cáncer, las infecciones virales, las enfermedades genéticas e incluso los infartos. Las cadenas cortas de ARN introducidas en el citoplasma de las células bloquean la acción de genes específicos, sin afectar a otros mecanismos celulares. Esto proporciona a los científicos una herramienta precisa para detener la expresión de proteínas específicas asociadas a la enfermedad. "Queremos desactivar solo el gen malo; nada más", señala Robert Langer, profesor de ingeniería química del MIT que dirigió el trabajo publicado esta semana en la revista Nature Biotechnology. "La mayoría de los fármacos tienen efectos secundarios, en parte debido a la falta de este tipo de especificidad". Langer es miembro del consejo asesor científico de Alnylam.

Fuente: http://www.technologyreview.com/Nanotech/20688/

Nanocubo de platino mejora rendimiento de pilas de combustible

Dos de los principales obstáculos para el éxito de los coches que funcionan con hidrógeno están relacionados con las pilas de combustible. Al igual que las baterías, las pilas de combustible producen energía eléctrica por medio de reacciones químicas, pero han sido descartadas por su baja eficacia y sus elevados costes de producción. Numerosos científicos han probado con una amplia variedad de metales y otros materiales sin lograr superar estos problemas.

Ahora, un equipo dirigido por Shouheng Sun, profesor de química de Brown, ha resuelto un dilema similar al del cubo de Rubik para utilizar platino, un metal precioso codiciado por su capacidad para potenciar una reacción química en las pilas de combustible. El equipo ha demostrado que dar al platino una forma de cubo mejora considerablemente su eficacia en una fase del funcionamiento de las pilas de combustible conocida como reacción de reducción del oxígeno. Los resultados de Sun se han publicado en línea en la revista Angewandte Chemie.

El platino ayuda a reducir la barrera energética (cantidad de energía necesaria para iniciar una reacción) en la fase de oxidación de una pila de combustible. También resulta de utilidad en el otro extremo de la pila de combustible, conocida como cátodo. Ahí, se sabe que el platino ayuda en la reducción del oxígeno, un proceso en el que los electrones arrancados a los átomos de hidrógeno se unen a los átomos de oxígeno para crear una carga eléctrica. La reacción es importante porque sólo produce agua. Este subproducto (en lugar del dióxido de carbono que origina el calentamiento global) es una de las principales razones por las que las pilas de hidrógeno son un campo de investigación tentador tanto para los fabricantes de coches como para los políticos.

Sin embargo, los científicos se han encontrado con dificultades a la hora de maximizar el potencial del platino en la reacción de reducción del oxígeno. Las barreras giran principalmente en torno a la forma y la superficie del área (geometría y geografía). Lo que Sun ha descubierto es que moldeando el platino en forma de cubo a nanoescala potencia su catálisis, es decir, impulsa la velocidad de una reacción química.

“Por primera vez, podemos controlar la morfología de la partícula para hacerla más similar a un cubo”, señaló Sun. “Anteriormente se tenía un control muy limitado sobre este proceso. Ahora hemos demostrado que se puede hacer de forma uniforme y coherente”.

Durante sus experimentos, Sun, junto con el estudiante de postgrado Chao Wang e ingenieros de la empresa japonesa Hitachi Maxwell Ltd., crearon formas cúbicas y poliédricas de diferentes tamaños añadiendo acetilacetonato de platino (Pt(acac)2) y cantidades traza de pentacarbonilo de hierro (Fe(CO)5) en rangos de temperatura específicos.. El equipo observó que los cubos eran más eficaces como catalizadores, debido en gran parte a su estructura de superficie y su resistencia a ser absorbidos por el sulfato en la disolución de la pila de combustible.

El próximo paso, según Sun, será construir una pila de combustible con una membrana electrolítica polimérica y en ella probar los nanocubos de platino como catalizadores.

Fuente: Science Daily

Nano-fármacos para frenar tumores

Una nueva nanopartícula formulada para llevar un fármaco directamente a los vasos sanguíneos que alimentan los tumores podría ayudar a sortear los efectos secundarios asociados con la quimioterapia. Esta tecnología, desarrollada por investigadores de la Universidad de Washington, en Saint Louis, es la última innovación en el floreciente campo de la administración de fármacos dirigidos para el tratamiento del cáncer.

Varios fármacos basados en nanopartículas han sido aprobados ya para combatir el cáncer y muchos otros están ya en la fase de ensayos clínicos con humanos. Pero estas llamadas estrategias "de primera generación" tienden a depender de mecanismos pasivos o que suceden de forma natural para dirigirse hacia los tumores. Las últimas iniciativas se han centrado en el diseño de sofisticados sistemas de nanoadministración multifunción, que se pueden adaptar para usarlos con múltiples fármacos y objetivos.

El equipo de la Universidad de Washington se centró en un fármaco fúngico llamado fumagillin, que detiene la angiogénesis (o formación de nuevos vasos sanguíneos, un factor fundamental para el desarrollo de los tumores) bloqueando la proliferación de células endoteliales que revisten las paredes de los vasos sanguíneos. El Fumagillin es un potente agente quimioterapéutico, pero la dosis necesaria para eliminar los tumores con éxito causa unos efectos secundarios neurológicos intolerables. Se trata de un problema habitual de la quimioterapia, los fármacos suficientemente potentes como para eliminar los tumores son también lo suficientemente fuertes como para dañar el tejido sano, por lo que a menudo el tratamiento es tan peligroso como la enfermedad.

Para dirigir el fumagillin directamente hacia los vasos sanguíneos que alimentan el desarrollo de un tumor, los investigadores adoptaron una plataforma de nanopartículas desarrollada, previamente, para la obtención de imágenes de los vasos sanguíneos. Las nanopartículas, de unos 250nm de diámetro, tienen unos centros de líquido inertes y una superficie grasa enlazada con dos tipos de moléculas (una para dirigirla y otra para la formación de imágenes). La molécula que la dirige está diseñada para encajar en una proteína presente en concentraciones elevadas en las células endoteliales que recubren las paredes de los nuevos vasos sanguíneos, mientras que la molécula de formación de imágenes es una sustancia metálica que aparece en una resonancia magnética. Para adaptar el sistema al tratamiento del cáncer, añadieron fumagillin a la cubierta grasa de las nanopartículas.

Al inyectarlas en el torrente sanguíneo, las nanopartículas permanecen intactas, evitando que los tejidos sanos absorban su tóxica carga, pero cuando llegan a los vasos sanguíneos que alimentan el tumor, las moléculas que las dirigen se adhieren a la superficie de las proliferantes células endoteliales. Una vez fijadas, las cubiertas grasas de las partículas se fusionan con las membranas lipídicas de las células y liberan el fármaco y la molécula de formación de imágenes.

Como se describe en un trabajo publicado recientemente en la revista FASEB, los investigadores utilizaron la resonancia magnética para obtener imágenes de los tumores en conejos antes del tratamiento y tres horas después. Luego, diseccionaron los tumores para confirmar su tamaño. Los conejos que recibieron las nanopartículas completas (con la molécula para dirigirlas, la molécula de formación y imágenes y el fármaco) mostraron los mejores resultados. Tras el tratamiento, sus tumores quedaron considerablemente más pequeños que los de los conejos a los que se administraron las nanopartículas sin la molécula para dirigirlas o sin el fumagillin.

Al liberar la carga directamente en el tumor, las nanopartículas permitieron a los investigadores reducir la dosis de fumagillin en un factor de 1.000, de modo que ninguno de los ratones mostró ningún efecto secundario neurotóxico detectable.

Fuente: Technology Review

Nuevo tratamiento con la caída de cabello

Un prototipo de nanomedicina estimula el crecimiento capilar

Según este artículo de Smalltimes.com, Luna Innovations Inc. ha anunciado el descubrimiento de que un prototipo de nanomedicina ayuda en el crecimiento de nuevos folículos cabelludos. Científicos de la Sección de Nanotrabajos de Luna en Danville (Virginia), han desarrollado un portafolio de nuevos candidatos basado en nanomateriales antioxidantes que podrían dar lugar a una tecnología de plataforma para el tratamiento de un amplio abanico de enfermedades. "Hemos observado que, uno de nuestros prototipos de nanomedicina, tras sólo dos semanas de tratamiento, incrementa hasta cuatro veces el número de folículos cabelludos en ratones que han nacido genéticamente calvos", señala Robert Lenk, presidente de la Sección de Nanotrabajos de Luna.

El crecimiento del cabello es un proceso que normalmente depende de la regeneración de diminutos folículos. Los ratones sin pelo presentan una mutación que produce la atrofia de los folículos cabelludos unas cuantas semanas después del nacimiento. El pelo no se regenera. El gen responsable de la mutación en los ratones sin pelo ya ha sido identificado, sin embargo, todavía no se conoce bien el proceso biológico que hace que el folículo se atrofie.

Luna está trabajando con científicos de The Hamner Institutes for Health Sciences para seguir adelante con su descubrimiento, con la esperanza de identificar una ayuda terapéutica para poder tratar la calvicie masculina. Además de ayudar en la pérdida de cabello por herencia, el descubrimiento de Luna podría colaborar también en la regeneración del cabello perdido a causa de otras cuestiones médicas.

El programa de Luna en nanomedicina se centra en el uso de tecnología antioxidante propietaria para identificar candidatos terapéuticos que se dirigen, con una precisión a escala nanométrica, a los sitios en los que se producen los radicales libres patógenos. Luna está desarrollando un portafolio de nuevos candidatos terapéuticos capaces de hacer frente a varias enfermedades causadas por radicales libres.