Wednesday, November 30, 2011

Toxic metals, banana solution

A team of researchers has found that minced banana peels can clean pollution from river water, such as lead and copper. Not only that, but they can do it more quickly and efficiently than conventional chemical water treatments. Okay, so you’d probably need a ton of bananas to clean up a big site, but the discovery does have some implications for small scale uses.

The researchers, who were funded by the Sao Paulo Research Foundation, were looking for an inexpensive, non-toxic means of treating metals in wastewater. Silica is one material with a lot of promise because of its efficiency as a metal collector, but in order to function it has to be modded out with expensive toxic chemicals. In contrast, banana peels are efficient metal collectors in their natural state. The researchers also found that the same batch of minced peels can function effectively up to eleven times, without losing its ability to bind to metals.

Coconut fibers and peanut shells have also been identified as natural metal collectors with a lot of potential. It’s all part of the green chemistry movement, which seeks to replace conventional chemicals with safer, more sustainable ones. Some other examples are vitamin b12 and potassium lactate, a milk derivative. These are being developed as a means of removing volatile organic compounds from soil.

Another aspect of the green chemistry movement is the development of more sustainable water treatment equipment, like the new generation of nanoengineered ceramic water filters. New processes like ultraviolet light and ultrasound will also come into play, though ideally the energy needed to power this equipment would have to come from a sustainable source.

Source: Clean Technica (http://s.tt/12vtN)

Copper Sucking Corn Cleans Polluted Soil

Researchers at Michigan Technological University have found that a copper-loving bacteria can help corn suck copper contamination out of soil. The discovery could help clean up highly contaminated abandoned mining sites that have resisted other forms of “green” remediation. In addition to copper, a similar approach could be used to clean up sites polluted by other metals and toxic substances like zinc, lead, arsenic and mercury.

Green remediation includes the growing trend of using plants, microbes, and other natural process to clean up contaminated sites. It can also include the use of solar power and other strategies that reduce the carbon footprint of site cleanup, which in the past has often involved the use of heavy machinery. However, when it comes to using plants (technically known as phytoremediation), there is one obvious limiting factor: if the soil contamination is too intense, little or nothing can grow on it.

That’s the situation besetting some abandoned mining sites in Michigan’s Copper Country, once among the world’s greatest copper producers. Though many areas have been restored, little has taken root at some sites, leaving large swaths of “moonscape expanses.” The Michigan Tech team, lead by biological sciences professor Ramakrishna Wusirika, tackled the problem by recruiting one of the few creatures that was managing to thrive in the contaminated sediment at Torch Lake, a copper-resistant strain of bacteria called Psuedomonas.

In a controlled laboratory experiment, the team introduced copper to pots of normal soil, then inoculated some of the pots with the bacteria. That made all the difference. Corn and maize planted in the contaminated soil did fine in the bacteria-added pots, and horribly in the pots with no bacteria. In fact, the bacteria were such a great help that plants grown in the bacteria-added, copper-tainted soil did almost as well as those grown in normal, healthy soil. In a conversation with CleanTechnica, Wusirika explained that the bacteria contributed growth hormones to the soil and rendered the phosphates soluble, making it easier for the plants to take these nutrients up. The next step is to grow plants in copper-contaminated soil gathered from a site near the village of Gay.

Though corn and maize grown on contaminated soil would be inedible (they were chosen for the experiment for their rapid rate of growth and large production of biomass), Wusirika’s team is already looking into the possibility of combining phytoremediation with biofuel operations. That would fit neatly in with President Obama’s rollout this summer of a comprehensive biofuel program, including the “Billion-Ton Update” that examines the nation’s potential for producing more biomass without impacting food crop production.
Source: Clean Technica (http://s.tt/134Jc)

Heroe y Villano


Hace mucho tiempo en la bella y remota antigua Grecia, hubo una época de dorada de dioses poderosos y héroes extraordinarios, el más pesado y poderoso de todos ellos fue el poderoso Plumbum, pero no todo es lo que parece, se puede pasar de ser un héroe a ser el villano con más facilidad de lo que pareciera.

Nuestra historia en realidad comienza con Midácritas, el padre adoptivo de Plumbum. Algunos dicen que Midácridas lo encontró en una cueva rodeado de los peligrosos sulfuros y se liberó después de tostar a su enemigo y quitarle el aire, otros que lo encontró rodeado de carbonatos y otros más dicen que lo encontró rodeado de uranio, como ave fénix, naciendo de la desintegración de él, o bien del Torio. Se desconoce la historia verdadera pero aunque de varios orígenes, Plumbum demostró desde tiempos antiguos su gran elasticidad y habilidades sociales. Era extremadamente fácil para Plumbum hacer amigos, alianzas en combate y conseguir pareja pero eso no parecía ser suficiente.

            Dmitri Mendeléyev, el custodio de las puertas del olimpo y salón de la fama de los héroes no reconocía a Plumbum como digno personaje para la entrada al olimpo o mínimo al salón de la fama debido a su elasticidad, Dmitri consideraba que ese comportamiento anormal merecía su expulsión a pesar de tener 82 hazañas heroicas.
Plumbum, ofendido por su decisión, se dedicó a controlar su elasticidad y logró hacerla dependiente de la temperatura en su ambiente, de la misma manera logró hacerse presente en todo el mundo lo que le consiguió el # 36 en la lista de Mendeléyev, siendo Oxígenus el primero.

Plumbum entonces inició un viaje alrededor del mundo, viajando también en el tiempo con el objetivo de encontrar un contrincante digno de recordarse y así ganarse más reconocimiento mundial.

Pasaron muchos años y Plumbum sólo encontraba misiones pequeñas a las que se dedicó la mayoría del tiempo tales como aislar las peleas entre el Zinc y Combre en los campos de batalla llamados Batería. También formó parte del equipo para poder en marcha motores llamado Gasolina e incluso hacía labor social recubriendo casas. Pero nada parecía llenarle, nada le parecía suficiente. Plumbum quería un reto mayor, algo que le otorgara la admiración de todos los 118 integrantes del salón de la fama y olimpo.

Y entonces pasó Uranium, cansado de servirle a los humanos y donarles toda su energía decidió vengarse de los humanos y su planeta, causando una gran explosión en Chernobil que tendría repercusiones a nivel mundial y significando la casi aniquilación de la raza humana si no había un adversario digno que lo detuviera.  Plumbum, impresionado por la noticia, decidió que era su momento de actuar, liberar s fuerza titánica y demostrar de qué estaba hecho.

Después de largos meses en batalla, Plumbum por fin logró encapsular toda la maldad de Uranium dentro de él, controlando su radioactividad y demostrando ser el único personaje capaz de absorber la radiación maligna de Uranium y sus aliados sin sufrir gran daño.
La humanidad, agradecida con la labor de Plumbum para salvarlos, prometió ayudar a Plumbum en su labor de detener las fuerzas malignas de Uranium y cuando el tiempo fuera el necesario, reemplazarlo brevemente para su descanso.

En la omipresencia de Plumbum, mientras luchaba contra Uranium en una parte del mundo, en otra seguía al servicio de los humanos. Los humanos sin embargo seguían usando a Plumbum para las labores más fáciles y comunes de su existencia sin importarles su gran potencial contra las fuerzas del mal.

Con el paso de los años, un rencor intermitente fue creciendo en el corazón de Plumbum al igual que lo hizo en el corazón de Uranium, desatando todo el poder maligno de Plumbum en contra de los humanos. Con el simple contacto aéreo prolongado, Plumbum causó la muerte de millones de humanos dañando sus riñones, su cerebro, causando cáncer, apareciendo en sus adicciones como el tabaco, incrementando la presión sanguínea, causando anemia, infertilidad, envenenamiento, comportamientos violentos y millones de enfermedades más.
Una vez que Plumbum liberó su ira contra los humanos, los humanos entendieron que Plumbum necesitaba ser reconocido y respetado como se debía. Un grupo de humanos se disculpó con Plumbum y lo retiró de sus labores menos respetables como cubrir las casas; mientras tanto, otro grupo de humanos asombrado por su poder maligno, lo comenzó a utilizar en sus armas tales como las balas, un arma mortal al impacto y en caso de sobrevivir a él, te envenena.

Desde entonces Plumbum es tanto respetado como temido, algunas personas utilizan su legado para el bien y la lucha de la justicia mientras que otras siguen buscando el potencial maligno de su legado. 

Bibliografía:

Unprecedented formation of a boron-boron covalent bond opens a new corner of chemistry


Boron-based chemical compounds rarely form simple structures. Boron is an electron-deficient element; and, as electrons are the glue that hold compounds together, this leads to some unusual bonding behavior. Using a new method developed in Japan to link two boron atoms together by a regular, single covalent bond, the element can be forced into more conventional behavior. The method was developed by a team of researchers including Yoshiaki Shoji, Tsukasa Matsuo, and Kohei Tamao at the RIKEN Advanced Science Institute, Wako.

The compound that the researchers made features two boron atoms held together by a shared pair of electrons. For other elements—carbon, for example—that would be a typical bond, but electron-poor boron tends to prefer a more complex arrangement. In the boron compound diborane (B2H6), for example, two boron atoms are bridged by hydrogen atoms, with each boron–hydrogen–boron bond sharing a single pair of electrons across three atoms rather than the usual two.
Theory has long predicted that by pumping extra electrons into a compound such as diborane, the boron–hydrogen–boron structure should break down to form a boron–boron single bond. Until now, however, all such attempts to make and isolate such a structure had failed, instead generating clusters or single boron species.
Matsuo and Tamao’s strategy for generating the boron–boron bond was to start with a borane precursor where each boron atom was fitted with a bulky side-group known as an Eind group. The researchers suspected that previous attempts probably succeeded in generating the boron–boron single bond but failed to protect that structure from quickly falling apart through over-reaction. Using the bulky side-groups, they were able to block these over-reaction processes, and successfully isolate the desired boron–boron single bond (Fig. 1).
Having discovered a new way to make the boron–boron bond, the next step will be to assess its chemistry and reactivity, and to explore related structures, says Shoji. The bond has already proved to be relatively stable: the team has shown that if protected from air and moisture, the boron–boron compound can be stored for months at ambient temperature. It can also be converted into a three-membered ring, in which a bridging hydrogen atom is the third member, forming a molecule with potentially useful properties. “We think that the hydrogen-bridged boron–boron bond has a double-bond character,” says Matsuo. “We would like to explore the new reaction chemistry of multiply bonded boron species.”
More information: Shoji, Y., et al. Boron–boron σ-bond formation by two-electron reduction of a H-bridged dimer of monoborane. Journal of the American Chemical Society 133, 11058–11061 (2011).

El efecto túnel cuántico dirige el transporte de electrones en porfirinas


El transporte de electrones a través de moléculas formadas por porfirinas se realiza por el efecto túnel descrito por las leyes de la mecánica cuántica, según ha demostrado un estudio internacional en el que ha participado un centro del Consejo Superior deInvestigaciones Científicas (CSIC). El artículo, publicado en Nature Nanotechnology, descarta la creencia de que este transporte se efectúa a través de saltos de una región a otra de la molécula, conocido comohopping.


Las porfirinas son moléculas orgánicas que aparecen, en la región central de macromoléculas como la clorofila y la hemoglobina, y que poseen un átomo metálico en su centro que determina su función específica. La importancia de estas moléculas en el campo de la electrónica molecular radica en su “facilidad para transferir electrones de una región a otra”, explica el responsable del trabajo en el Centro de Investigación en Nanomateriales y Nanotecnología (centro mixto del CSIC, la Universidad de Oviedo y el Gobierno del Principado de Asturias) Víctor Manuel García.

Para resolver el mecanismo de transporte electrónico que dirigen las porfirinas, el equipo ha evaluado la variación de su conductividad eléctrica en función de la distancia y la temperatura, en cadenas de una, dos y tres unidades de porfirina, ancladas en sus extremos a superficies de oro que actúan como electrodos.

Según las leyes que rigen el transporte por hopping, la conductividad de las porfirinas aumenta con la temperatura pero se reduce suavemente con la distancia. Bajo este mecanismo, los electrones pasan de un electrodo a otro mediante saltos de una región a otra de las moléculas formadas por porfirinas, siendo su comportamiento más parecido al de una partícula que al de una onda. La temperatura aumenta su capacidad de salto y, por tanto, aumenta la conductancia, mientras que la longitud la reduce.

Por el contrario, el efecto túnel se basa en que los electrones tienen cierta probabilidad de desaparecer de un electrodo y reaparecer en el otro. Esta probabilidad depende del tipo de molécula que haya entre los electrodos.

En este mecanismo, la temperatura también puede aumentar la conductancia, “ya que incrementa la cantidad de electrones disponibles para ser transportados”, explica García. Sin embargo, el efecto de la longitud reduce la conductancia de forma exponencial. Un ligero aumento de la distancia disminuye de forma drástica la probabilidad de los electrones de aparecer al otro lado.

La suave caída de la conductividad de las porfirinas en función de la distancia y la dependencia con la temperatura “hacía creer que el transporte se efectuaba por hopping. Sin embargo, los experimentos y cálculos teóricos llevados a cabo por el equipo han demostrado que el transporte de electrones es en realidad por efecto túnel”, asevera el investigador.

Componentes de ordenador

“La progresiva miniaturización de los circuitos integrados hace que los elementos electrónicos se aproximen cada vez más al límite atómico”, cuenta García. Por ello, la investigación persigue encontrar moléculas que puedan realizar las funciones de los componentes electrónicos, al ser su producción fácil y económica.

El mecanismo de transporte electrónico descubierto en este estudio puede promover el uso de porfirinas en dispositivos para ordenadores cuánticos. Estas computadoras se basan en la mecánica cuántica, por lo que el transporte eléctrico por efecto túnel puede ser adecuado para ellas. Al desaparecer y reaparecer en un electrodo u otro, “los electrones conservan su naturaleza ondulatoria y, por tanto, también sus propiedades cuánticas”, concluye García.

El estudio ha contado con la participación de investigadores las universidades de Liverpool, Lancaster, Oxford y Cardiff, en Reino Unido, y de las universidades de Zaragoza y Oviedo, a la que pertenece el investigador.




G. Sedhi, V. M. García.Suárez, L. J. Esdaile, H. L. Anderson, C. J. Lambert, S. Martín, D. Bethell, S. J. Higgins, M. Elliott, N. Bemmett, J. Emyr Macdonald, R.d J. Nichols; "Long-range electron tunnelling in oligo-porphyrin molecular wires."; Nature Nanotechology.


Light excites nano-antenna


Light

Capturing the light (Image: iStockphoto)

An antenna that captures visible light like radio antennas capture radiowaves has been invented by U.S. researchers.

They said the device, which uses tiny carbon nanotubes, may one day lead to optical television or a way of converting solar energy into electricity.

The researchers will publish their work in the 27 September issue of the journal Applied Physics Letters.

Radio and television signals are captured using antennas close to the size of the wavelength of broadcast radiation. These wavelengths are often huge, hence the need for tall antennas.

In a receiver, the wave excites electrons into meaningful currents, which are amplified and tuned to carry sound and pictures.

But capturing light rather than radiowaves is a different matter. As wavelengths of visible light are in the nanometer range, an antenna to capture light would have to be on a similar scale.

In nature, cells in the eye capture visible light and translate them into electrical signals.

But the researchers replicated this in the lab using nanomaterials.

Yang Wang and colleagues at Boston College used carbon nanotubes, microscopic structures built of carbon atoms.

The tubes were about 50 nanometers wide, hundreds of nanometers long and aligned randomly.

Light excited the nanotubes to produce miniature electrical currents.

A visible-light antenna might work by receiving a television signal superimposed onto a laser beam sent down an optical fibre, the researchers said.


S:http://www.abc.net.au/science/articles/2004/09/20/1202875.htm

This technology may improve the efficiency and quality of television signals, they said.

Or they said it could be used as the basis of an efficient solar energy device that turns incoming light into an electrical charge to be stored in a capacitor.

Nano-zinc yields clearer fingerprints

A powder made up of zinc oxide nanoparticles can give crime fighters a clearer image of fingerprints, even on wet surfaces, say Australian researchers.

Dr Andrew McDonagh and colleagues, of the Centre for Forensic Science at the University of Technology, Sydney(UTS), report their findings in the Journal of Material Science.

McDonagh says traditional powder reveals fingerprints by sticking to the oily residues left on the surface - but this doesn't always work.

Elusive fingerprints include those found on wet surfaces such as sinks or bath tubs, especially when part of the print has been washed away.

Working with the Australian Federal Police, McDonagh and team tested a new fingerprint powder based on zinc oxide nanoparticles on surfaces such as glass, polyethylene and aluminium.

He says the 20-nanometre zinc oxide particles clump together in 1 micrometre sized flower-like crystals - much smaller than the current 10 micrometre fingerprint powder particles.

When illuminated with ultraviolet light the nanoparticles fluoresce without the addition of any fluorescent dyes.

Clearer fingerprints

Compared to conventional powders the researchers found the zinc oxide nanoparticle powder gave a much clearer picture of the fingerprints.

"When you dust with a powder, you're hoping that it will stick only to the fingerprint, but often it will stick to everything," says McDonagh.

"[The nanoparticles are] very good at sticking to the fingerprint residue but not to the background surface."

The researchers also found the system worked exceptionally well in wet conditions.

When they immersed the material with fingerprints into a solution of the nanoparticles, it delivered very clear prints.


S:http://www.abc.net.au/science/articles/2008/07/07/2292298.htm

Nano diamonds to become a doctor's best friend

Australian scientists have developed a new way to keep tiny nano-sized diamonds separated during production, which could open new avenues in medical imaging.

The research has also allowed scientists to see new light properties not exhibited by larger diamonds.

Led by Associate Professor James Rabeau of Macquarie University in Sydney, the team created and studied the tiny synthetic diamonds, which are between four and five nanometres in size - a thousand times smaller than the width of a human hair.

Their work, which included researchers from the Australian National University, University of Queensland and theCSIRO appears this week in the journal Nature Nanotechnology.

Medical applications

According to the researchers, proteins are hard to track in living bodies, but by attaching bright markers, it's possible to see where they are and where they're going.

Existing techniques employ fluorescent probes which can often extinguish or turn dark and may be toxic in a live body.

Rabeau and colleagues created the synthetic nano diamonds through a detonation process and isolated them from the carbon graphite matrix using acid cleaning and ultrasound.

These nano diamonds attach to the proteins, making it easier to detect with medical imaging devices.

"The key was keeping the nano diamonds separate and stopping them from clumping back together. This gave us a chance to study them in isolation using a laser to see how bright they are," says Rabeau.

"And we were able to determine that the nitrogen impurities which helps them glow, was present in these nano diamonds."

New understanding

Rabeau says discovering that they blink is an important clue about how the light is changed depending on the size of the crystal.

"In larger diamonds, the light emission or fluorescence remains steady, essentially immune to blinking on and off," he says. "But we found that when the atoms are trapped in nano-diamonds which are much smaller, they start to act a bit differently by blinking, most likely because of their closer proximity to the nano diamond surface."

Rabeau and his team found that this irregular fluorescence behaviour could be reversed by encapsulating the nano diamonds in a polymer sheath.

He describes the work as a big step in developing existing ideas on using nano-diamonds for bio-imaging, and says it may herald new technologies, which exploit the blinking optical feature.

Nanowire RAM to make ever-ready computers

Nanowires could be used to significantly boost conventional RAM, resulting in computers that are ready the minute you turn them on, and don't lose data when the power fails, says a US researcher.

Dr Stuart Parkin, an IBM research fellow based in San Jose presents his research on "racetrack memory" this week at the International Conference on Nanoscience and Nanotechnology in Sydney.

"You would never have to save your data or reboot your computer," says Parkin.

Current computers use solid state RAM to process data, but store data as magnetised regions on a hard disk drive.

The problem is, says Parkin, while hard disks are relatively economical, they are slow and unreliable.

It takes time for the disk to rotate to a point where data can be read or written. This is one of the reasons why it can be slow for a computer to boot up, as it loads the software from the hard disk into the RAM.

The reading and writing gadget can also crash the disk causing catastrophic damage, and if the power fails, information in the RAM that has not been saved to the hard disk is lost.


fuente: http://www.abc.net.au/science/articles/2010/02/24/2828135.htm

Hybrid Nanosheets of an Inorganic–Organic Framework Material: Facile Synthesis, Structure, and Elastic Properties

Un Framework hibrido, es un compuesto cristalino hecho a base de componentes estructurales orgánicos e inorgánicos coexistiendo como partes integrales de una rd¡ed infinita.


Científicos de la Universidad de Cambridge descubrieron una nueva forma de material nanoestructurado, un hibrido orgánico –inorgánico hecho a base de [Mn 2,2-dimethylsuccinate], donde sus nuevas propiedades elásticas se deben a sus cristales, cuyas capas internas están muy débilmente unidas, por lo que es posible preparar nanohojas de hasta 1nm. Utilizando utrasonicación. Tras la síntesis, el equipo procedió a realizar la caracterización utilizando AFM, posteriormente se analizo su orientación cristalográfica utilizando TEM.

Lo interesante que logró el equípo no es la síntesis en sí, si no el mecanismo que utilizo, que es relativamente simple comparado con otros utilizados actualmente. Además lograron realizar dichos compuestoscon otros metales de transición como Co y Zn. Además encontraron la posibilidad de realizar estructuras similares utilizando cationes monovalentes como Li y lantanidos trivalentes como La y Y.

Effectively and Efficiently Dissecting the Infection of Influenza Virus by Quantum-Dot-Based Single-Particle Tracking

El explorar los mecanismos de infección de los virus, es importante para lograr comprender las bases de la endocitosis y así protegernos de posibles infecciones víricas. La técnica de rastreo de una partícula es muy útil para monitorear la infección vírica en tiempo real y así obtener información dinámica. Los procesos infecciosos víricos resultan muy complejos, y difíciles de estudiar por todas las interacciones que realizan con diferentes células. El estudio de las infecciones por el virus de la influenza resultan de suma importancia pues se trata de infecciones muy comúnes que atacan no sólo a humanos.

En un estudio realizado por científicos del centro de nanobiología de China, utilizaron puntos quánticos debido a sus propiedades ópticas únicas como marcadores para analizar el comportamiento de transporte desde que el virus entra a la célula hasta que alcanza la región perinuclear y libera su material genético en las endosomas.

Los resultados fueron de gran utilidad pues en primer lugar permiten comprender la forma en que los virus atacan, siguiendo los 5 pasos que se mencionan en la literatura; sin embargo además encontraron nuevos mecanismos que podrían resultar de utilidad para evitar dichos procesos infecciosos; además durante el desarrollo de la prueba se encontraron con problemas en el análisis del movimiento de los puntos cuánticos, lo que los obligó a buscar alternativas para reducir el ruido de imagen.


Más información en: http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/nn2031353

Hollow Fiber Membrane Decorated with Ag/MWNTs: Toward Effective Water Disinfection and Biofouling Control



Los métodos actuales para la desinfección del agua, matan efectivamente agentes patógenos, sin embargo generan subproductos que son tóxicos, por lo que deben ser nuevamente tratadas para eliminar los últimos.

En este estudio se encuentra una alternativa para desinfectar de manera segura el agua, en base a un sistema de poliacrilonitrilo cubierto de nanoparticulas de plata y nanotubos de carbono de pared múltiple (Ag/MWNTs)

Las nanopartículas de plata de tamaño controlado se depositan sobre los MWNTs previamente dopados con polietilen glicol, de esta forma Ag/MWNTs son unidos a la superficie de una membrana de poliacrilonitrilo, donde actúan como una barrera desinfectante.

Se hicieron pruebas con agua para consumo humano infectado con E. Coli y se encontró que esta capa desintectante de Ag/MWNT, no sólo mata bacterias y virus como éste, si no que además inhibe efectivamente el crecimiento de bacterias en el módulo de filtración y previene la formación de cualquier agente patógeno en la superficie de la membrana, por lo que sería un excelente sistema de desinfección en la industria.

Drug Release from ElectricField-Responsive Nanoparticles


En este estudio se describe un nuevo campo de acción dual (temperatura y electricidad) para estimular la respuesta de nanopartículas, que están programas para liberar fármacos en ciertas condiciones.

Se basa en nanopartículas de un polímero conductor (polipirrol), que contienen fármacos específicos son introducidas al cuerpo (in vivo) por vía subcutánea con la ayuda de un hidrogel sensible a la temperatura (PLGA-PEG-PLGA).

El control de la liberación de fármacos se realiza por medio de la aplicación de un campo externo y muy débil de corriente directa (DC), lo que obviamente representa una nueva opción para sistemas de liberación de fármacos, con un excelente control de la dosificación (tanto en tiempo, como en cantidad) y con la ventaja de que es controlable desde el exterior .

Copper-carbene catalysts to help turn waste carbon dioxide into chemical feedstocks


Organic boron compounds are attractive fixation substrates because they readily participate in carbon–carbon bond-forming reactions. Recently, chemists have used transition metal catalysts to activate hydrocarbons bonded to oxygenated boron esters; addition of CO2 then splits off the activated group and generates a carboxylic acid derivative. However, attempts to reproduce this chemistry with alkylboranes—a widespread class of important synthetic reagents—have had limited success because the so-called ‘catalytic transition metal alkyl’ intermediates are usually unstable and decompose before reacting with CO2.
Hou and colleagues turned to an innovative chemical system to resolve this instability. By combining electron-donating, bulky molecules called N-heterocyclic carbenes (NHCs) with copper atoms, they made metal alkyl complexes that can promote carbon–carbon bond formation with CO2 under mild conditions and at lower cost than most precious metal catalysts—ideal characteristics for sustainably recycling CO2 emissions.
First, the researchers produced an easily activated alkylborane by connecting borabicyclononane (BBN)—a highly strained set of boron–hydrocarbon rings—to the terminal atom of a carbon–carbon double bond. In this approach, the target hydrocarbon for CO2 addition is physically and electronically quite different from the two carbon–boron bonds of the BBN rings.
Hou and colleagues then mixed the alkylborane with the copper–NHC catalyst, a base, and CO2 in a pressurized chamber. After one day at 70 °C, they found that the target had transformed into a new carboxylic acid with near-quantitative yields. Diverse molecules bearing aromatic, halogenated, and bulky functional groups could all act as CO2 fixation substrates using this technique.
The copper–NHC catalyst offered another advantage to the team: a unique chemical environment that enabled isolation of several catalytic intermediates as solid crystals. X-ray measurements of these structures provided the first hard evidence that bonding interactions between alkoxide base molecules, copper atoms, and alkylboranes are critical to enabling CO2 addition (Fig. 1). “Fine-tuning the combination of central metals, bases, and supporting ligands will eventually lead to more efficient and selective catalysts,” notes Hou.

More information: Ohishi, T., Zhang, L., Nishiura, M. & Hou, Z. Carboxylation of alkylboranes by N-heterocyclic carbene copper catalysts: Synthesis of carboxylic acids from terminal alkenes and carbon dioxide. Angewandte Chemie International Edition 50, 8114–8117 (2011). http://onlinelibra … 769/abstract

Folic acid modified gelatine coated quantum dots as potential reagents for in vitro cancer diagnostics


Los puntos cuánticos (Qd's) han sido de mucho interés, especialmente se desea utilizarlos como marcadores o como transporte de fármacos, obviamente para aplicaciones biómedicas, la ventaja de los puntos cuánticos es que son solubles en agua y muy fáciles de funcionalizar.

Para que éstos puntos cuánticos sean útiles en aplicaciones biomédicas es necesario funcionalizarlos en base al objetivo que se tiene en mente, en este casi el estudio está enfocado en el cáncer, por lo que los QD's fueron funcionalizados con ácido fólico (FA).

Se comprobó que la presencia de FA en la superficie de los QD's mejoró significativamente la absorción de los mismos en las células, lo que desmuestra su potencial para el diagnóstico de cáncer in vitro.

'Left-handed iron corkscrews' point the way to new weapon in battle against superbugs like MRSA


Researchers have created a new synthetic class of helix-shaped molecules which they believe could be a key tool in the worldwide battle against antibiotic resistance.
By twisting molecules around iron atoms they have created what they term 'flexicates' which are active against MRSA and E-coli - but which also appear to have low toxicity, reducing the potential for side effects if used in treatment.
The work is published in Nature Chemistry.
The new structures harness the phenomenon of 'chirality' or 'handedness' whereby the corkscrew molecules could be left-handed or right-handed.
By making the most effective 'hand' to attack a specific disease, the University of Warwick research paves the way towards a more targeted approach to killing pathogens.
In the case of E-coli and MRSA, it is the left 'hand' which is most effective.
Professor Peter Scott of the University of Warwick's chemistry department said although this particular study concentrated on flexicates' activity against MRSA and E-coli, the new method of assembly could also result in new treatments for other diseases.
"It's a whole new area of chemistry that really opens up the landscape to other practical uses.
"These new molecules are synthetically flexible, which means that with a bit of tweaking they can be put to use against a whole host of different diseases, not just bugs like MRSA which are rapidly developing resistance to traditional antibiotics.
"Flexicates are also easier to make and produce less waste than many current antibiotics."

Scientists have long been able to copy nature's corkscrew-shaped molecules in man-made structures known as helicates – but they have thus far not been able to use them in fighting diseases.
One of the key issues is the problem of handedness.
Sometimes 'left-handed' molecules in drugs are the most effective at combating some disease, while sometimes the 'right-handed' version works best.
Until now, scientists working with helicates have found it difficult to make samples containing just one type of corkscrew; either the right- or left-handed twist.
But with flexicates, the University of Warwick scientists have succeeded in making samples containing just one type of twist – resulting in a more targeted approach which would allow the drug dosage to be halved.
And flexicates solve other problems encountered by helicates, as they are easier to optimise for specific purposes, are better absorbed by the body and are also easier to mass-produce synthetically.
Professor Scott said: "Drugs often have this property of handedness - their molecules can exist in both right and left handed versions but the body prefers to use only one of them."
"For this reason, drug companies have to go to the trouble of making many traditional molecules as one hand only.
"What we have done is solve the 'handedness' problem for this new type of drug molecule.
"By getting the correct hand we can halve the drug dose, which has the benefits of minimising side effects and reducing waste.
"For patients, it's safer to swallow half the amount of a drug.
"Our work means that we can now make whichever hand of the corkscrew we want, depending on the job we require it to do."
More information: The study, entitled Optically pure, water-stable metallo-helical 'flexicate' assemblies with antibiotic activity, is published in Nature Chemistry. http://dx.doi.org/ … 8/NCHEM.1206

Shocking new way to create nanoporous materials revealed

In order to produce a porous material it is necessary to have multiple components. When the minor component is removed, small pores are left in its place. Until now, creating nanoporous materials was limiting as it was believed the minor component had to be connected throughout the structure as well as to the outside in order for it to be removed.
However, new research published today (Sunday, 27 November) in the journal Nature Materials has demonstrated a much more effective, flexible method called collective osmotic shock (COS) for creating porous structures. The research, by scientists at the University of Cambridge, has shown how by using osmotic forces even structures with minor components entirely encapsulated in a matrix can be made porous (or nanoporous).
The lead author, Dr Easan Sivaniah from the University of Cambridge's Cavendish Laboratory, explains how the process works: "The experiment is rather similar to the classroom demonstration using a balloon containing salty water. How does one release the salt from the balloon? The answer is to put the balloon in a bath of fresh water. The salt can't leave the balloon but the water can enter, and it does so to reduce the saltiness in the balloon. As more water enters, the balloon swells, and eventually bursts, releasing the salt completely.
"In our experiments, we essentially show this works in materials with these trapped minor components, leading to a series of bursts that connect together and to the outside, releasing the trapped components and leaving an open porous material."
The researchers have also demonstrated how the nanoporous materials created by the unique process can be used to develop filters capable of removing very small dyes from water.
Dr Sivaniah added: "It is currently an efficient filter system that could be used in countries with poor access to fresh potable water, or to remove heavy metals and industrial waste products from ground water sources. Though, with development, we hope it can also be used in making sea-water drinkable using low-tech and low-power routes."
Other applications were explored in collaboration with groups having expertise in photonics (Dr Hernan Miguez, University of Sevilla) and optoelectronics (Professor Sir Richard Friend, Cavendish Laboratory). Light-emitting devices were demonstrated using titania electrodes templated from COS materials whilst the novel stack-like arrangement of materials provide uniquely efficient photonic multilayers with potential applications as sensors that change colour in response to absorbing trace amounts of chemicals, or for use in optical components.
Dr Sivaniah added, "We are currently exploring a number of applications, to include use in light-emitting devices, solar cells, electrodes for supercapacitors as well as fuels cells."

More information: The paper 'Collective osmotic shock in ordered materials' will be published in the 27 November 2011 edition of Nature Materials. DOI: 10.1038/nmat3179

Imperfections may improve graphene sensors

"This is quite the opposite of what you would want for transistors, for example," explained Eric Pop, an assistant professor of electrical and computer engineering and a member of the interdisciplinary research team. "Finding that the less perfect they were, the better they worked, was counter intuitive at first."
The research group, which includes researchers from both chemical engineering and electrical engineering, and from a startup company, Dioxide Materials, reported their results in the November 23, 2011 issue of Advanced Materials.
"The objective of this work was to understand what limits the sensitivity of simple, two-terminal graphene chemiresistors, and to study this in the context of inexpensive devices easily manufactured by chemical vapor deposition (CVD)," stated lead authors Amin Salehi-Khojin and David Estrada.
The researchers found that the response of graphene chemiresistors depends on the types and geometry of their defects.
"Nearly-pristine graphene chemiresistors are less sensitive to analyte molecules because adsorbates bind to point defects, which have low resistance pathways around them," noted Salehi-Khojin, a research scientist at Dioxide Materials and post-doctoral research associate in the Department of Chemical and Biomolecular Engineering (ChemE) at Illinois. "As a result, adsorption at point defects only has a small effect on the overall resistance of the device. On the other hand, micrometer-sized line defects or continuous lines of point defects are different because no easy conduction paths exist around such defects, so the resistance change after adsorption is significant."
"This can lead to better and cheaper gas sensors for a variety of applications such as energy, homeland security and medical diagnostics" said Estrada who is a doctoral candidate in the Department of Electrical and Computer Engineering.
According to the authors, the two-dimensional nature of defective, CVD-grown graphene chemiresistors causes them to behave differently than carbon nanotube chemiresistors. This sensitivity is further improved by cutting the graphene into ribbons of width comparable to the line defect dimensions, or micrometers in this study.
"What we determined is that the gases we were sensing tend to bind to the defects," Pop said. "Surface defects in graphene are either point-, wrinkle-, or line-like. We found that the points do not matter very much and the lines are most likely where the sensing happens."
"The graphene ribbons with line defects appear to offer superior performance as graphene sensors," said ChemE professor emeritus and Dioxide Materials CEO Richard Masel. "Going forward, we think we may be able engineer the line defects to maximize the material's sensitivity. This novel approach should allow us to produce inexpensive and sensitive chemical sensors with the performance better than that of carbon nanotube sensors."
From University of Illinois College of Engineering

Mezclas de nanotubos y polimeros previenen biopeliculas

Carbon nanotubes can kill bacteria and prevent the formation of virulent and corrosive biofilms, probably by puncturing the microbes’ cell walls. As a result, scientists think the nanomaterials could produce antimicrobial coatings for surgical equipment and industrial piping. But nanotubes are difficult to turn into effective coatings, toxic to people at high concentrations, and expensive. Now researchers report that mixing nanotubes with a specific polymer can produce thin films that are still effective at killing bacteria, but use very low concentrations of nanotubes (Environ. Sci. Technol., DOI: 10.1021/es202374e).
When mixed into a solvent or applied to a surface alone, carbon nanotubes tend to clump up. These nanotube clumps produce uneven coatings and have relatively small surface areas exposed to the environment, decreasing their ability to kill microbes.
Previous research showed that mixing nanotubes with polymers could help break up these clumps. Researchers led by Debora F. Rodrigues of the University of Houston wanted to know what amount of nanotubes they needed to add to such a mixture to retain the nanotubes’ antimicrobial properties.
The team picked a polymer called polyvinyl-N-carbazole, because they could easily use it to form thin films on metal surfaces through electrodeposition. They tested a mixture of 3% nanotubes and 97% polymer by weight.
In a liquid suspension containing the nanotube-polymer mixture along with Escherichia coli and Bacillus subtilis cells, the nanotubes damaged or killed 94% of the E. coli and 90% of the B. subtilis. When they used the mixture to produce a thin film, the scientists found that it completely inhibited the formation of biofilms on the metal surface. The nanotube-polymer mix also killed up to 90% of both species of bacteria added to the surface, about the same effect produced by a coating of carbon nanotubes alone.
Referencia: Chemical & Engineering News. ISSN 0009-2347
http://cen.acs.org/articles/89/web/2011/11/Nanotube-Polymer-Mixture-Prevents-Biofilms.html

La quimica del agua

En relacion con la calidad de las aguas los principales problemas detectados son la contaminacion debida a nitratos, metales pesados y compuestos organicos y la salinizacion.

Los peces (y plantas) han evolucionado durante millones de años adaptandose a las condiciones del agua de su habitat y puede que sean incapaces de sobrevivir en ambientes significativamente diferentes, o se vean obligados a forzar su metabolismo para subsistir en el medio proporcionado.

Los que se inician, a la acuariofilia, deberian optar por peces cuyas necesidades coincidan con las caracteristicas del agua de su zona, si bien puede cambiar las caracteristicas del agua para que coincidan con las necesidades del pez o peces elegidos, pero es mas dificil de lo que parece a primera vista. En cualquier caso es necesario conocer al menos los conceptos basicos de la quimica del agua para asegurarse unas mayores posibilidades de exito, en el cuidado de sus mascotas.

El agua tiene 4 propiedades medibles que se usan comunmente para caracterizar su quimica. Son el Ph, la capacidad tampon, dureza general y salinidad. Ademas, hay varios nutrientes y oligoelementos.

Ph

El Ph indica si el agua es acida, alcalina o neutra. Un Ph 7, nos indicaria un agua neutra, inferior a 7 seria un agua acida y blanda y para Ph superiores a 7 seria agua basica, alcalina y dura.
Estos datos numericos, tambien se expresan en una escala de colores, que son los que conocemos por nuestros test.

La escala del Ph es logaritmica, a si un agua con Ph de 5.5 es 10 veces mas acido que otra con Ph 6.5. Por ello, hay que cuidar dos aspectos del Ph:

1.- Las fluctuaciones: estas son estresantes para los peces e incluso mortales para especies muy sensibles a este parametro del agua y deberian evitarse. Variaciones de mas de 0.3 unidades por dia, provoca estres a los peces, por lo que es importante, conseguir un Ph estable en nuestros acuarios. En acuarios dotados con sistemas de CO2, estas fluctuaciones suelen ser comunes, ya que, cuando los sistemas de disolucion se apagan, se deja de disolver acido en el agua, pero esta falta de CO2, es paliada por la produccion de las plantas en su fase fotosintetica nocturna, por lo que, normalmente, no se superan las 0.3 unidades.

2.- El medio natural: los peces estan capacitados geneticamente, para vivir y crecer en un margen de Ph y aunque estos son capaces de ?adaptarse? y lo pongo entre comillas, ya que al no ser una adaptacion natural y progresiva, siguiendo la teoria Darviniana, si no brusca y forzada, por la necesidad, estos se ven obligados a forzar su metabolismo para subsistir, en el medio que se les proporciona, lo cual conlleva problemas para el animal y en la mayoria de los casos, muerte prematura, con relacion a la esperanza de vida de su especie.
Pero la mayoria de peces pueden ajustarse un poco al Ph fuera de su margen optimo. Esto hace posible, mantener varias especies (acuarios comunitarios) juntas, siempre que respetemos unos minimos.
Por ultimo y no menos importante, decir que un descenso del Ph incrementa la solubilidad de metales pesados, desciende la capacidad de cambio cationico, y altera la poblacion microbiana

Capacidad tampon (KH, alcalinidad)

La capacidad tampon consiste en la facultad que presenta el agua en mantener constante el nivel de Ph al a?adirse acidos o bases. Un tampon o buffer, por lo general, radica en sales solubles en agua que son producto resultante de la reaccion entre un acido debil y una base fuerte, como el carbonato de calcio.
La dureza de carbonatos o capacidad tampon, viene dada por iones de carbonato y carbonato de hidrogeno, estas sustancias, junto con el dioxido de carbono, forman el sistema tampon o bufer del agua. Este permite que el Ph no se modifique constantemente por los procesos de descomposicion y recomposicion, que pondria en peligro la vida de nuestros peces.

El Ph y la capacidad tampon estan entrelazados uno con el otro. Si el agua tiene suficiente capacidad tampon, esta capacidad tampon puede absorber y neutralizar el acido a?adido sin apenas modificar el Ph. El concepto es que el tampon actua como una gran esponja. A medida que se a?ade acido, la "esponja" absorbe el acido sin cambiar mucho el Ph. Sin embargo, la capacidad de la "esponja" esta limitada; una vez que la capacidad tampon se ha gastado, el Ph cambia mas deprisa a medida que se a?aden acidos.

La capacidad tampon tiene consecuencias tanto positivas como negativas.
Por un lado, el ciclo de nitrogeno produce acido nitrico (nitrato) que hace que los acuarios tiendan a acidificarse, si el Kh o capacidad tampon, es optimo, el Ph se mantendra estable estable.
Por otro, las aguas con un Kh alto, son muy duras y tiene una gran capacidad tampon. Por lo que los aficionados que contamos con el problema de contar en nuestra zona con este tipo de agua, los intentos por bajar su Ph, se hacen cuando menos infructuosos e imposibles.
La capacidad tampon del agua es debida a los carbonatos y bicarbonatos. Y en acuario filia se suele expresar como dureza primaria o alcalinidad del agua utilizando el simbolo Kh

La mayoria de test miden Kh, en ºdh, o grados alemanes. A mayor Kh, mas resistente sera el agua a cambiar el Ph. La capacidad tampon para ofrecernos seguridad y evitar fluctuaciones de Ph, debera estar como minimo en 4.5 de Kh o superior. Este parametro del agua no afecta los peces, directamente, aunque si lo hace indirectamente al estar intimamente relacionado con el Ph.

Cuando queremos, rebajar la dureza o Kh, a?adiendo agua mas pobre en carbonatos (osmosis inversa o. destilada), si lo que pretendemos es aumentarla, lo conseguiremos a?adiendo bicarbonato calcico, con una proporcion de 3gr por 1ºdh para 100l de agua
Debemos evitar, usar solamente agua destilada o de osmosis, en nuestros acuarios, ya que al carecer de capacidad tampon, un minimo de acido hara inestable su Ph, por ello hay que mezclarla con agua del grifo y asegurar el efecto tampon

Nota: el termino "alcalinidad" no deberia confundirse con "alcalino". Alcalinidad se refiere a capacidad tampon, mientras que "alcalino" se refiere a que es basico (esto es, Ph superior a 7).

Dureza general (GH)
Se denomina 'dureza del agua' a la cantidad en la que se presentan ciertas sales de calcio, magnesio, sulfatos, nitratos y clorados en la composicion del agua. Es la denominada dureza permanente, que forma parte de la dureza general o Gh, y son, por ejemplo, el cloruro de calcio, el sulfato de calcio, el nitrato de calcio, el cloruro de magnesio o el sulfato de magnesio.

El resto de las partes del Gh son sales de baja solubilidad, y se llama dureza temporal, porque esta circunstancia hace que las sales sean muy inestables en la composicion del agua.

La dureza general (GH) de nuestros test, por lo normal miden, las concentraciones disueltas de iones de magnesio y calcio. Cuando se dice que los peces prefieren agua "blanda" o "dura", se refiere al Gh (y no Kh).

Neurociencias: una mente para armar

En una frase tan simple como “me duele el pie porque ayer tropecé” se entrelazan estados mentales de gran complejidad, relacionados a la experiencia, la permanencia y la identidad. Aclarar cómo funciona la mente en éstos y otros procesos ha sido una preocupación histórica de los filósofos que, con el tiempo, comenzaron a compartir diversas ciencias. [03.06.2010]



Tomografía computada. Imagen: Решила Вонасаx | Wikimedia Commons
En la actualidad, la pregunta acerca de qué procesos cerebrales subyacen a los procesos mentales (cómo se generan las sensaciones, cómo aprenden las personas, dónde reside la conciencia, qué daños cerebrales provocan determinadas enfermedades, entre otras) se aborda desde diversas ciencias, conformando el campo interdisciplinar de las Neurociencias.

En esta área de investigación se estudian aspectos de la estructura o función del sistema nervioso para explicar la conducta en términos de actividad cerebral y en ella se han desarrollado herramientas y modelos que permiten acercase al complejo mecanismo mente - cerebro como nunca antes en la historia de la humanidad.

“El problema de la mente ha sido tratado desde la antigüedad. Entonces, los filósofos se ocupaban del conocimiento en general y estudiaban lo que denominamos ‘mente’, ‘conciencia’, ‘yo’, ‘persona’. Pero en los siglos XVI y XVII se trata de conceptualizar qué es la mente, y probablemente la figura central fue Descartes, quien distinguió a la mente del cuerpo y le atribuyó propiedades totalmente distintas a las que tenían las entidades físicas; esto se conoció como dualismo”, explica Aaron Saal, investigador de la UNC en teorías de la mente. Y agrega: “Con el desarrollo de la ciencia moderna y a partir de una serie de críticas que se hicieron a posiciones dualistas en el siglo XIX y en el XX, se desarrollaron disciplinas como la psicología, que trataron de tener en cierta forma la estructura de una ciencia natural, intentando estudiar los procesos mentales como los físicos estudian los procesos físicos, como los químicos estudian los procesos químicos y como los biólogos estudian los procesos biológicos”.

Los procesos mentales empezaron a estudiarse desde distintas ciencias y eso, que antes se había considerado como intratable por los métodos científicos, empezó a abordarse. “El modelo de mente que hoy tratamos de crear debe tener efectivamente ciertas propiedades computacionales y psicológicas, y también tiene que ser compatible con lo que nosotros conocemos del funcionamiento del sistema nervioso central y, sobre todo, del cerebro. La mente y los procesos mentales son hoy un dominio que se abarca desde múltiples lugares: la física, la matemática, la lingüística, la psicología, la química y la filosofía”, señala Saal.

Polio, el virus milenario y reversible

El virus polio atenuado presente en la vacuna Sabin que se aplica en nuestro país tiene un inconveniente: puede mutar, recuperar su capacidad virulenta y causar poliomielitis. Si una persona inoculada entra en contacto con este virus mutado no se contagiará, pero un individuo no inmunizado puede contraer la enfermedad, que en los casos más graves produce parálisis irreversible. [18.08.2010]



Detalle de un modelo esquemático del serotipo 1 (Mahoney) del poliovirus
La vacuna antipoliomielítica utilizada en Argentina contiene variantes atenuadas del virus polio, que activan la respuesta inmune del organismo. Como las personas inoculadas excretan el virus por materia fecal, éste pasa al ambiente y puede ingresar al organismo de otras personas que estén en contacto con esos lugares, como es el caso de poblaciones cercanas a plantas cloacales.

En general, esta circulación del virus vacunal es beneficiosa poblacionalmente, ya que en el paso de persona a persona el virus atenuado va generando inmunidad en estos individuos. Es lo que conoce como inmunización secundaria o de rebaño.

El problema es que las cepas atenuadas son genéticamente inestables y en el uno por ciento de los casos durante el traspaso de un organismo a otro, el virus puede mutar y recuperar la capacidad de producir parálisis en personas no vacunadas.

“Cuando Sabin generó la vacuna, se desconocían las bases moleculares de la atenuación. Recién con el desarrollo de la biología molecular se supo qué cambia en la cepa y se descubrió que el virus puede revertir esa atenuación”, explica Silvia Nates, investigadora del Instituto de Virología Dr. José María Vanella de la UNC, a Hoy la Universidad.

Así ocurrió en 2009, cuando un niño de San Luis contrajo poliomielitis. En una muestra de materia fecal del se le detectó un poliovirus derivado de la vacuna, que había mutado desde la cepa original Sabin. El pequeño no había sido vacunado y por eso se enfermó.

El evento fue un caso aislado gracias a la amplia cobertura de vacunación que ostenta Argentina, ya que de lo contrario podría haber resultado en un brote de poliomielitis. El caso anterior al mencionado se había producido en 1984.

En Córdoba

Durante 2005 y 2006, el equipo de trabajo que dirige Nates identificó poliovirus de origen vacunal en las muestras cloacales de las ciudades de Córdoba, Río Cuarto, Villa María y San Francisco, lo que refleja la elevada circulación del virus en la población.

Así las cosas, la investigadora enfatiza: “Es imprescindible mantener altas coberturas de vacunación en la población para que las cepas de poliovirus que han revertido su atenuación encuentren individuos inmunes, protegidos contra la infección”.

En este contexto, si se sigue utilizando la vacuna que contiene el virus atenuado habrá que mantener altas tasas de inoculación indefinidamente. Otra opción es cambiar el esquema de inmunización a nivel mundial hacia una vacuna que no se base en el virus atenuado, sino a una versión inactivada del mismo. Esto permitirá que se interrumpa la excreción del virus vacunal al ambiente.

Sin embargo, cambiar la vacuna también implica mantener altas coberturas de vacunación en la población durante un tiempo aún no estimado, pero suficiente para permitir que el virus Sabin sea eliminado del ambiente. Este cambio no parece fácil de implementar ya que esta última vacuna es inyectable (lo cual no genera inmunidad a nivel poblacional) y más costosa que empleada actualmente.

Experimentan con nanocápsulas lipídicas para tratar el cáncer de pulmón y de cerebro

Lo hace un equipo de investigadores de la Universidad de Angers, Francia. El director del estudio, Jean Pierre Benoit, estuvo en la UNC y explicó a Hoy la Universidad las ventajas que tendría este sistema de administración de medicamentos en el tratamiento de estos tumores, en el plazo de una década. [17.09.2010]



Científicos del Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale de la Universidad de Angers, Francia, trabajan en el desarrollo de nanocápsulas hechas en base a lípidos, similares a los que posee el organismo humano, para tratar el cáncer de pulmón y de cerebro.

Hasta ahora, comprobaron la efectividad terapéutica del desarrollo en animales de laboratorio con resultados alentadores; y tienen previsto comenzar los estudios clínicos en pacientes durante 2011. “Suponiendo que éstos resulten exitosos, este sistema podría estar en el mercado, disponible para todos, en un plazo aproximado de 10 años”, aclara Jean Pierre Benoit, director del Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) de la Universidad de Angers, Francia.

Consultado por la novedad de este adelanto científico Benoit señala que hay muchos grupos de investigación en el mundo que están estudiando la formulación y las aplicaciones de las nanomedicinas en general. “Hay diferentes tipos de nanomedicinas según la estructura de los objetos. Nuestras nanocápsulas se parecen a las lipoproteínas que tenemos en el cuerpo. Otras formulaciones de nanocápsulas son esencialmente poliméricas. Es decir, son hechas con polímeros, mientras que las nuestras están desarrolladas con lípidos o grasas”, especifica.

Justamente, el hecho de estar diseñadas en base a lípidos, hace que estas nanocápsulas sean biocompatibles. Esto implica que una vez introducidas en el organismo no provoquen efectos secundarios tóxicos o reacciones adversas.

“Otra ventaja de estas nanocápsulas es que son realizadas con un proceso que les otorga una estabilidad física muy importante, que les permite mantener intactas las propiedades terapéuticas de los fármacos desde su producción y conservación, hasta su introducción en el organismo”, explica Benoit.

Ambas propiedades (biocompatibilidad y estabilidad) a su vez, hacen de las nanocápsulas lipídicas un sistema de administración de drogas oncológicas ideal: “No ataca a las células sanas y logra llevar una cantidad significativa de fármaco al tumor sin afectar otros órganos y tejidos del organismo. De esta manera, presentan una mayor efectividad terapéutica con una mejor calidad de vida”, destaca el científico.

A la pregunta sobre cómo hacen las nanocápsulas para llevar la droga específicamente hasta el tumor, Benoit responde: “Las células de un tumor expresan receptores en su superficie y se pueden hacer nanocápsulas que en su exterior tengan, a su vez, ligandos que les permitan reconocer los receptores del tumor. Los ligandos son moléculas capaces de realizar uniones químicas con otras moléculas, en este caso con los receptores que están presentes sobre las células del tumor”, puntualiza.

La computadora perfecta

A pesar de los vertiginosos avances científicos de los últimos años, el cerebro humano sigue siendo un gran misterio. Su funcionamiento todavía no ha sido superado por ninguna computadora, ni siquiera por las más modernas. Y si bien los ordenadores pueden realizar complicados cálculos a velocidades extraordinarias, sigue siendo imposible construir uno capaz de llevar a cabo todas las funciones del cerebro, en una estructura de tan pequeñas dimensiones. El Instituto Ferreyra, en Córdoba, trabaja para develar las incógnitas de la maquinaria biológica más compleja en el mundo. [15.08.2011]


Para comprender cómo funciona el cerebro humano, primero es necesario entender cómo los pequeños componentes que lo forman, las neuronas, llevan a cabo el trabajo de transportar, transmitir y almacenar información. Ése es uno de los objetivos principales de la Neurobiología.


En el Instituto de Investigación Médica “Mercedes y Martín Ferreyra”, en Córdoba, varios laboratorios abocados a esa especialidad de la biología tienen la mira puesta en estos pequeños “chips biológicos”, mediante proyectos que abarcan el estudio del desarrollo, crecimiento y funcionamiento de las neuronas.

Allí, investigadores, becarios y personal de apoyo del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (Conicet) intentan dilucidar, a través de sus investigaciones, un sinnúmero de preguntas:¿cómo establecen las neuronas los contactos que les permiten comunicarse entre sí?, ¿qué le sucede al cerebro cuando es expuesto a sustancias adictivas, como la cocaína y el alcohol?, ¿existen diferencias entre los cerebros de un hombre y una mujer?, ¿cómo hace una célula tan pequeña como una neurona para transportar la información a distancias tan largas?, ¿por qué un cerebro que funcionó bien toda una vida, de pronto empieza a fallar en la vejez?

Muchos de estos interrogantes encuentran respuestas en estudios que miden el comportamiento de animales de laboratorio ante diferentes estímulos o sustancias. Otros solamente pueden ser resueltos con la observación directa de las neuronas, que son los componentes básicos que posibilitan el funcionamiento del cerebro. Para ello, las neuronas deben ser aisladas de manera que puedan desarrollarse artificialmente en ambientes que reproducen su entorno natural.

Afortunadamente, el avance de las técnicas de Biología Celular y Molecular, junto con el desarrollo de la microscopía de alta resolución, han permitido estudiar a estas células de manera individual. De esta forma ha sido posible comprender, con mayor detalle, los mecanismos por los cuales una célula cerebral se convierte en una neurona capaz de conectarse con otras miles, pudiendo inclusive extenderse en el cuerpo hasta un metro de distancia, algo extraordinario si se considera sus diminutas dimensiones (ver Tamaños y distancias).

Gracias a las investigaciones llevadas a cabo en el Instituto Ferreyra, ha sido posible avanzar en el conocimiento de algunos de los componentes que necesitan las neuronas para extender sus “cables” (llamados axones) y conectarse con las prolongaciones (denominadas dendritas) de otras células o, en el caso de las neuronas motoras, directamente con los músculos, para producir su contracción.

También se está avanzando en la comprensión del mecanismo que lleva a la acumulación de la placa amiloide. Se trata del proceso por el cual proteínas se van depositando de manera anormal en el cerebro produciendo daños irreparables, los que desembocan irremediablemente en la demencia senil, característica de la enfermedad de Alzheimer.

Otros trabajos del Ferreyra demostraron que existen claras diferencias entre los cerebros masculino y femenino, sin que ello implique la superioridad de uno sobre el otro, y que los hijos de madres que bebieron alcohol durante el embarazo poseen una mayor probabilidad de presentar daños irreparables en su sistema nervioso, particularmente en el cerebro (Síndrome Alcohólico Fetal).

A partir de estos conocimientos será posible, por ejemplo, comprender cómo las neuronas se comunican entre sí para transmitirse mutuamente información y cómo su plasticidad les permitiría almacenar datos por muchos años o recuperarse de daños aparentemente irreparables (accidentes cerebro vasculares, lesiones, traumatismos, etcétera). Y más aun, discernir el origen de las enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer y el Parkinson, y de las neuropsiquiátricas, como la esquizofrenia y el trastorno bipolar. Esto último posibilitará, entre otros avances, mejorar los métodos de diagnóstico de estas patologías, y proporcionará las herramientas necesarias para evitar la aparición o el desarrollo de los síntomas que las caracterizan.

Es un trabajo lento y complejo, pero es uno de los caminos elegidos para que algún día, en un futuro probablemente no tan distante –aunque más lejano de lo que quisiéramos–, podamos comprender cómo funciona una de las maquinarias más complejas y perfectas del planeta, o quizás del universo. Aunque esto último todavía está por verse.

nanotecnologia en los alimentos

Una alimentación inteligente es aquella que se adapta al gusto del consumidor.

La nanotecnología en la alimentación, va a permitir que disfrutemos de alimentos más saludables, más resistentes y de mayor durabilidad. Sin embargo, todo lo que es nuevo es observado con cierto escepticismo y existen razones para ello, durante estos últimos meses la Comisión Europea ha estado estudiando junto a los científicos la posibilidad de regular todas aquellas aplicaciones nanotecnológicas relacionadas con la alimentación.

Es difícil identificar los nanoalimentos existentes. Los fabricantes han comprendido que la incertidumbre que hay en torno a estas tecnologías puede asustar a los consumidores. No comunican con claridad acerca de su uso. De acuerdo con las informaciones recibidos de la ONG “Amigos de la Tierra”, toda la cadena alimentaria está actualmente contaminada. En un informe titulado “Del laboratorio a nuestra mesa: nanotecnología en la alimentación y la agricultura”, lista 106 productos alimenticios, como jugos de frutas enriquecidos, o suplementos vitamínicos, o un nano-té.

Distintas organizaciones que velan por los intereses de los consumidores quieren que este campo se regule y se aumente la prudencia con respecto a los materiales nanotecnológicos, se plantea la necesidad de conocer cómo pueden afectar estas nuevas aplicaciones a nuestro organismo y al medio ambiente

El muy difícil controlar el comportamiento de las nanopartículas. No cumplen las leyes de la física clásica, sino las de la mecánica cuántica. Construir partículas, átomo a átomo, manipular la materia a nivel molecular, es penetrar en un mundo de total incertidumbre. Las propiedades de las partículas, como su toxicidad o su persistencia biológica, varían mucho con el tamaño. Los conocimientos actuales sobre los efectos tóxicos de las nanopartículas son muy limitados.
En cuanto a su producción y comercialización, los fabricantes se atienen a la directiva europea REACH. Algo insuficiente. Sólo son enviados los productos químicos que se producen en cantidad superiores a una tonelada al año. Dado el tamaño de las nanopartículas, semejante peso no se produce siempre. Tampoco existe un requisito de etiquetado, y sólo ahora el Parlamento Europea empieza a abordar esta cuestión.


La ética y la prudencia serán aspectos dominantes en el código, siempre se deberá velar por el medio ambiente y por la salud humana. Por el momento, es el único planteamiento viable dado que no se puede regular algo que todavía no ha generado ningún problema o riesgo, regular algo desconocido sería como vetar la investigación y por tanto, las mejoras que se pueden lograr.

La nanotecnología aplicada a la alimentación proporcionará enormes beneficios a la industria y al consumidor, por fortuna la mayoría de las investigaciones en este campo dentro del sector alimentario están orientadas a mejorar la salud de los alimentos, pero no olvidemos que los transgénicos también se desarrollaron inicialmente para mejorar la calidad de los productos y la alimentación humana, algo que en algunos casos ha sido un fiasco.

Por el momento, las empresas alimentarias no dan a conocer sus investigaciones o invitan a otros investigadores a contrastar resultados, los trabajos y estudios se desarrollan en secreto y existen desconocimiento sobre el riesgo real que pueden provocar los nanomateriales. Como sabemos, la nanotecnología alimentaria manipula todo tipo de sustancias con tamaños inferiores a una micra y con las que se pretende potenciar cualidades organolépticas, saludables, etc. Ya hace algunos años que se habla de los alimentos nanotecnológicos o nanoalimentos, éstos se han ido introduciendo en el mercado y las etiquetas de los productos alimentarios no especifican su presencia, información que los consumidores deberíamos conocer.

Para que los nanoalimentos puedan ser valorados y aceptados, es imperiosa una política de transparencia total en la que se impliquen todas las agencias de seguridad alimentaria, sería necesario crear un registro público online en el que se dieran a conocer todos los alimentos que se han desarrollado utilizando la nanotecnología. Además debería aplicarse la legislación correspondiente que exigiera la inclusión en las etiquetas de los productos, de la información sobre los nanomateriales empleados. Por otro lado las empresas deben poner a disposición de las comisiones pertinentes la información detallada sobre cómo funcionan este tipo de materiales y cómo interactúan con el organismo.

Examinando la relación entre el modo de coordinación y la reactividad de N2

N2 molecular es el gas más abundante en la atmósfera de la tierra, pero su poca reactividad ha evitado su uso como prec...