Un equipo de la Iniciativa de Nanociencia y Nanotecnología de la Universidad Nacional de Singapur (NUSNNI), ha desarrollado la primera membrana de almacenamiento de energía del mundo.El almacenamiento de energía eléctrica y su gestión se está convirtiendo en un problema urgente debido al cambio climático y a la escasez de energía. Las tecnologías existentes se basan en complicadas configuraciones que incluyen electrolitos líquidos y plantean algunas dificultades de ampliación y de elevados costes de fabricación.
El equipo de NUSNNI han desarrollado una membrana que no solo ofrece una mayor rentabilidad en la entrega de energía, sino también una solución más amigable con el medio ambiente. Los investigadores utilizaron un polímero de poliestireno para depositar la membrana blanda y plegable que, situada entre dos placas de metal que le imprimen una carga eléctrica, podría almacenar una carga de 0,2 faradios por centímetro cuadrado, cuya cantidad está muy por encima del habitual límite superior de 1 microfaradio por centímetro cuadrado de un condensador estándar.
El coste de almacenamiento de energía también se reduce drásticamente. Con las tecnologías actuales basadas en electrolitos líquidos, cuesta alrededor de 7 dólares almacenar cada faradio. Con la membrana de almacenamiento de energía avanzada, el coste de almacenamiento de cada faradio se reduce a la impresionante cantidad de 0,62 dólares. Esto se traduce en un coste energético de 10-20 vatios-hora por dólar en el caso de la membrana, en comparación con tan sólo 2,5 vatios-hora por dólar en las baterías de iones de litio.
martes, 29 de noviembre de 2011
domingo, 30 de octubre de 2011
Avances recientes en Nanomedicina
- Detección temprana del cáncer de pulmón: hasta ahora, era prácticamente imposible detectar el cáncer de pulmón en sus primeras etapas. La prueba de detección del cáncer de pulmón, diseñada por el patólogo Michael Wang y el ingeniero biomédico Li-Qun Gu de la Universidad de Missouri, se basa en un diseño simple pero eficaz. El principio tras la prueba es que cuando el cáncer empieza a formarse en los pulmones, distorsiona la secuencia de una molécula llamada microARN. Si los científicos pueden encontrar las irregularidades en la microARN, pueden descubrir si el paciente tiene cáncer. La prueba es tan fácil de realizar que los pacientes pueden ser diagnosticados y empezar el tratamiento en la primera visita.
- Prueba de la gripe con nanopartículas de oro: la mayoría de las pruebas de la gripe hoy en día requieren mucho tiempo o son increíblemente inexactas. La técnica más precisa, denominada PCR, consiste en tomar una muestra y almacenarla durante unos días, a continuación se replica su ARN y, luego, dos semanas más tarde, llegan los resultados. Para entonces podría ser demasiado tarde para detener una epidemia. En cambio, con la prueba de nanopartículas de oro, los resultados se pueden obtener de forma inmediata y es posible tratar al paciente inmediatamente, evitando el contagio a más personas. Creada por un equipo de la Universidad de Georgia dirigido por Ralph A. Tripp, la prueba aprovecha la capacidad de las nanopartículas de oro para dispersar la luz de formas radicalmente diferentes, dependiendo de su geometría. Todo el médico tiene que hacer es tomar una muestra del líquido y mezclarla con una disolución de nanopartículas de oro. Si el virus está presente, la disolución dispersará la luz con un patrón mensurable. La prueba no solo es rápida, sino también barata. El oro se utiliza en una cantidad tan pequeña que cuesta una centésima de centavo realizar la prueba.
- Cazadoras del cáncer de Sandia: en todo el mundo las personas padecen de tumores. A veces se pueden extirpar quirúrgicamente, pero muchas veces las células afectadas se encuentran en un área inaccesible. La quimioterapia es otra opción, pero la radiación no es muy selectiva con lo que mata. La protocélula, diseñada por Jeff Brinker y su equipo del Laboratorio Nacional de Sandia, en Nuevo México, es un artilugio para transportar nanopartículas llenas de toxinas y silenciadores del ARN a una célula cancerosa. Es una cápsula de dióxido de silicio poroso (piensen en: cuarzo) encerrado en una doble capa de lípidos. Cuando se aproxima a la célula cancerosa, las proteínas de la protocélula se adhieren a los receptores del tumor, permitiendo que la célula la engulla. Las protocélulas se dirigen hacia las células cancerosas; tienen al menos un 99% de afinidad para enlazarse al sobrecrecimiento de los receptores que tiene lugar en la membrana celular de los tumores. Son altamente especializadas y económicas, ya que sólo una protocélula es necesaria silenciar un tumor.
- Respuesta celular: para poner un nuevo medicamento en el mercado, las compañías farmacéuticas suelen pasar por un proceso de unos doce años y más de 300 millones de dólares. Pasan por varias etapas de prueba, desde cultivos celulares a experimentos con animales y, finalmente, ensayos en humanos. Sin embargo, hay un paso crucial que no han sido capaces de realizar: probar la respuesta de la célula al fármaco desde el interior. La profesora Karen Martínez, con su equipo de la Universidad de Copenhague, ha hecho un gran avance en biosensores. Insertaron nanocables semiconductores en una celda sin interferir en sus procesos internos o matarla. Colocaron células de hígado humano y neuronas de ratas sobre una cama de nanocables de arseniuro de indio y éstas fueron capaces de funcionar y vivir durante varios días. Los investigadores midieron entonces los procesos dentro de la célula en tiempo real, incluyendo la respuesta interna a los estímulos y el potencial de la membrana de la célula. También pudieron transportar fármacos por el cable hacia el interior de la célula y comprobar la reacción desde el interior.
- Reparación de la médula espinal: cuando se produce una lesión en la columna vertebral, se puede formar un quiste, que bloquee la regeneración del tejido nervioso. Muchos consideran las células madre como la solución a la rehabilitación de la columna vertebral, pero dos investigadores de Milán han utilizado otro enfoque. Fabrizio Gelain y Angelo Vescovi construyeron nanotubos llenos de péptidos autoensamblables que actúan como soporte para la zona dañada e imitan la estructura de la columna vertebral. Los expertos evaluaron el procedimiento en ratas e insertaron los nanotubos en su columna dañada, donde se estaban formando los quistes. Después de seis meses, observaron que los quistes habían sido reemplazados por células recién formadas que incluían neuronas, vasos sanguíneos y células óseas. También había neuronas en el interior de los nanotubos en donde se encontraban originalmente los péptidos. Una vez recuperada la zona, los tubos se biodegradan y son ingeridos por microorganismos.
- Prueba de la gripe con nanopartículas de oro: la mayoría de las pruebas de la gripe hoy en día requieren mucho tiempo o son increíblemente inexactas. La técnica más precisa, denominada PCR, consiste en tomar una muestra y almacenarla durante unos días, a continuación se replica su ARN y, luego, dos semanas más tarde, llegan los resultados. Para entonces podría ser demasiado tarde para detener una epidemia. En cambio, con la prueba de nanopartículas de oro, los resultados se pueden obtener de forma inmediata y es posible tratar al paciente inmediatamente, evitando el contagio a más personas. Creada por un equipo de la Universidad de Georgia dirigido por Ralph A. Tripp, la prueba aprovecha la capacidad de las nanopartículas de oro para dispersar la luz de formas radicalmente diferentes, dependiendo de su geometría. Todo el médico tiene que hacer es tomar una muestra del líquido y mezclarla con una disolución de nanopartículas de oro. Si el virus está presente, la disolución dispersará la luz con un patrón mensurable. La prueba no solo es rápida, sino también barata. El oro se utiliza en una cantidad tan pequeña que cuesta una centésima de centavo realizar la prueba.
- Cazadoras del cáncer de Sandia: en todo el mundo las personas padecen de tumores. A veces se pueden extirpar quirúrgicamente, pero muchas veces las células afectadas se encuentran en un área inaccesible. La quimioterapia es otra opción, pero la radiación no es muy selectiva con lo que mata. La protocélula, diseñada por Jeff Brinker y su equipo del Laboratorio Nacional de Sandia, en Nuevo México, es un artilugio para transportar nanopartículas llenas de toxinas y silenciadores del ARN a una célula cancerosa. Es una cápsula de dióxido de silicio poroso (piensen en: cuarzo) encerrado en una doble capa de lípidos. Cuando se aproxima a la célula cancerosa, las proteínas de la protocélula se adhieren a los receptores del tumor, permitiendo que la célula la engulla. Las protocélulas se dirigen hacia las células cancerosas; tienen al menos un 99% de afinidad para enlazarse al sobrecrecimiento de los receptores que tiene lugar en la membrana celular de los tumores. Son altamente especializadas y económicas, ya que sólo una protocélula es necesaria silenciar un tumor.
- Respuesta celular: para poner un nuevo medicamento en el mercado, las compañías farmacéuticas suelen pasar por un proceso de unos doce años y más de 300 millones de dólares. Pasan por varias etapas de prueba, desde cultivos celulares a experimentos con animales y, finalmente, ensayos en humanos. Sin embargo, hay un paso crucial que no han sido capaces de realizar: probar la respuesta de la célula al fármaco desde el interior. La profesora Karen Martínez, con su equipo de la Universidad de Copenhague, ha hecho un gran avance en biosensores. Insertaron nanocables semiconductores en una celda sin interferir en sus procesos internos o matarla. Colocaron células de hígado humano y neuronas de ratas sobre una cama de nanocables de arseniuro de indio y éstas fueron capaces de funcionar y vivir durante varios días. Los investigadores midieron entonces los procesos dentro de la célula en tiempo real, incluyendo la respuesta interna a los estímulos y el potencial de la membrana de la célula. También pudieron transportar fármacos por el cable hacia el interior de la célula y comprobar la reacción desde el interior.
- Reparación de la médula espinal: cuando se produce una lesión en la columna vertebral, se puede formar un quiste, que bloquee la regeneración del tejido nervioso. Muchos consideran las células madre como la solución a la rehabilitación de la columna vertebral, pero dos investigadores de Milán han utilizado otro enfoque. Fabrizio Gelain y Angelo Vescovi construyeron nanotubos llenos de péptidos autoensamblables que actúan como soporte para la zona dañada e imitan la estructura de la columna vertebral. Los expertos evaluaron el procedimiento en ratas e insertaron los nanotubos en su columna dañada, donde se estaban formando los quistes. Después de seis meses, observaron que los quistes habían sido reemplazados por células recién formadas que incluían neuronas, vasos sanguíneos y células óseas. También había neuronas en el interior de los nanotubos en donde se encontraban originalmente los péptidos. Una vez recuperada la zona, los tubos se biodegradan y son ingeridos por microorganismos.
martes, 25 de octubre de 2011
Nanociencia
Es un área emergente de la ciencia que se ocupa del estudio de los materiales de muy pequeñas dimensiones. El significado de la "nano" es una dimensión: 10 elevado a -9 metros. Otra definición de nanociencia es aquella que se ocupa del estudio de los objetos cuyo tamaño es desde cientos a décimas de nanometros.
Una de las razones por la que la Nanociencia se ha convertido en un importante campo científico con entidad propia, es la disponibilidad de nuevos instrumentos capaces de "ver" y "tocar" a esta escala dimensional.
El padre de la "nanociencia", es considerado Richard Feynman, premio Nóbel de Física, quién en 1959 propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas. En 1959, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.
El padre de la "nanociencia", es considerado Richard Feynman, premio Nóbel de Física, quién en 1959 propuso fabricar productos en base a un reordenamiento de átomos y moléculas. En 1959, el gran físico escribió un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir poquísima energía y conseguir velocidades asombrosas.
domingo, 23 de octubre de 2011
Nanomedicina
La nanotecnología que permitiría la posibilidad de curar enfermedades desde dentro del cuerpo y al nivel celular o molecular.
Se considera que determinados campos pueden ser objeto de una autentica revolución, especialmente: monitorización (imágenes), reparación de tejidos, control de la evolución de las enfermedades, defensa y mejora de los sistema biológicos humanos; diagnóstico, tratamiento y prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, adeministración de medicamentos a las células, etc. etc. Todos ellos constituirían nuevos avances tecnologicos en la medicina que la posicionarían en una nueva era científica y asistencial.
La descripción de algunos últimos avances científicos lleva a lo que hace poco sería considerado ciencia ficción dentro de la Medicina. Biosensores, nuevas formas de administrar medicamentos más directas y eficaces y el desarrollo de nuevos materiales para injertos, entre otras, son algunos de los avances en lo que se trabaja en la actualidad en multitud de laboratorios de los centro de nanotecnología en todo el mundo.
El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la nanotecnologia, para eliminar antes de 2015 las muertes y el sufrimiento causados por el cancer. En este sentido las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotechnologia para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer.
Se considera que determinados campos pueden ser objeto de una autentica revolución, especialmente: monitorización (imágenes), reparación de tejidos, control de la evolución de las enfermedades, defensa y mejora de los sistema biológicos humanos; diagnóstico, tratamiento y prevención, alivio del dolor, prevención de la salud, adeministración de medicamentos a las células, etc. etc. Todos ellos constituirían nuevos avances tecnologicos en la medicina que la posicionarían en una nueva era científica y asistencial.
La descripción de algunos últimos avances científicos lleva a lo que hace poco sería considerado ciencia ficción dentro de la Medicina. Biosensores, nuevas formas de administrar medicamentos más directas y eficaces y el desarrollo de nuevos materiales para injertos, entre otras, son algunos de los avances en lo que se trabaja en la actualidad en multitud de laboratorios de los centro de nanotecnología en todo el mundo.
El objetivo del Instituto Nacional de Cáncer de los Estados Unidos es utilizar la nanotecnologia, para eliminar antes de 2015 las muertes y el sufrimiento causados por el cancer. En este sentido las investigaciones actuales se centran en como utilizar la nanotechnologia para cambiar de forma radical la capacidad de la medicina para diagnosticar, comprender y tratar el cáncer.
Nano-estructuras
Nanotubo:
Son nanoestructuras de carbono. Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen: un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre.
Son nanoestructuras de carbono. Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen: un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre.
Buckyballs:
Una nano-estructura compuesta de 60 átomos de carbono (su nombre químico es C60) estructurados en un espacio cerrado y perfectamente simétrico, tienen propiedades extraordinarias, especialmente como superconductores.
Recientemente, se ha conseguido una versión más pequeña de las Buckyballs. Se cree que tienen propiedades electrónicas y magnéticas poco usuales porque tienen curvas más acentuadas y una forma entre una esfera y un disco.
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