NANOTECNOLOGÍA

[...] El objetivo de la investigación en nanotecnología es explotar las propiedades físicas, químicas y biológicas existentes a escala nanométrica, diferentes de las de los átomos individuales, las moléculas y la materia. Podría definirse como la capacidad de trabajar con un objeto nanométrico para que realice una función.
 
Esta novedosa ciencia tiene como particularidad ser interdisciplinar. En ella caben la física, química, biología, medicina, ingeniería... y abarca campos tan dispares como la terapia génica o la construcción de satélites. Ha roto las barreras científicas, cuyas disciplinas con frecuencia divergen en lugar de converger.

Aunque la nanotecnología esté todavía poco presente en productos manufacturados, las nanopartículas se usan en muchas industrias. Muchas veces los nanomateriales se combinan con otros materiales para mejorar su funcionalidad, por ejemplo si a la superficie de un cristal se añaden compuestos hidrófobos, es decir que repelen el agua. Lo que podemos observar a gran escala es como el agua resbala sobre ese cristal.
 

Uno de los primeros logros conseguidos por la nanotecnología es la "construcción" de nanotubos. Estas estructuras están formadas por láminas de átomos de carbono dispuestos en forma de hexágonos que a su vez se cierran formando un cilindro. Un nanotubo puede ser de 10 a 100 veces más fuerte que el acero (por peso de unidad), y es mucho más eficaz en el transporte de corriente que el clásico tubo de cobre. Estas nanoestructuras se utilizan, por ejemplo, en las raquetas de tenis ligeras o en transistores.

En el campo de la ingeniería espacial se suele hablar de nanosatélites cuando se refieren a un satélite de menos de 10 kilos. Aunque no se trata de un tamaño atómico, la tecnología que se requiere para construir una sonda de estas características ha de ser lo más ligera posible, y por tanto es necesario implementar nanodispositivos. Las ventajas en este campo son inmediatas, no sólo por la disminución del peso, sino también por el control térmico o la reducción del consumo. Pero existen todavía algunos aspectos por estudiar. Por ejemplo, falta valorar hasta qué punto, en el espacio, los nanodispositivos se ven afectados por la radiación, ya que en principio son más vulnerables debido a su estructuración atómica.

Desde otro punto de vista, la sociedad verá rápidamente cambios en su entorno. Ahora ya se pueden adelantar algunas de las novedades que nos depara el futuro, sobre todo en informática. La nanotecnología facilitará la producción de ordenadores todavía más pequeños que almacenen más información y procesen los datos a mayor velocidad que los disponibles hoy en día. Muchos discos duros ya contienen capas de materiales magnéticos con un espesor nano para obtener una mayor memoria.
 

Además del aumento espectacular de la capacidad de almacenamiento de datos en dispositivos de unos pocos centímetros, habrá materiales ultraligeros diez veces más resistentes que el acero. En biomedicina, se está investigando nuevos métodos de nanomedicina para llevar moléculas al órgano del cuerpo a tratar. El diámetro del material genético (DNA), está en el rango de 2,5 nm, mientras que el de los glóbulos rojos es de aproximadamente 2,5 micrómetros. Aun así, las aplicaciones médicas de la nanotecnología, aunque pueden traernos grandes progresos, también comportan algunos riesgos que ya se están estudiando y que requerirán una mayor regulación en este campo.
 

Finalmente, siempre hay que aprovechar la coyuntura y la novedad de las nuevas tecnologías en desarrollo para introducir nuevos productos, como es el caso de un dulce llamado "Nano Chups", obviamente con unos pocos átomos de más.
 

Pero, en cualquier caso, la carrera por la nanotecnología ya ha empezado.

Caosyciencia. 

Bibiana Bonmatí.




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El mundo afronta hoy enormes problemas que atañen a la población y los recursos. Hacia mediados del siglo pasado, estas ideas se debatieron con agudeza, y casi siempre con rigor, en numerosas publicaciones, pero luego se fueron borrando de la esfera científica y pública. Quizás fuera debido a que no se comprendiera bien el contenido de aquellas primeras publicaciones y la validez de muchas de sus predicciones.

 Foto:Randy Olson

La mayoría de los textos sobre ciencias ambientales se centran más en los efectos negativos de los combustibles fósiles que en la repercusión de nuestra aplastante dependencia de ellos en el plano económico e incluso alimentario. No saber introducir en el discurso y en la enseñanza científica la realidad y las posibles implicaciones del cenit del petróleo, y de cualquier fuente de energía y de materiales, entraña una grave amenaza para sociedad industrial.

La idea de que pueda ocurrir un fiasco ingente y poliédrico de una parte sustancial de la civilización industrial le es tan ajeno a nuestros gobernantes, que nos sentimos indefensos ante tal coyuntura. En importantes cuestiones ambientales y sanitarias, desde el consumo de tabaco hasta las inundaciones de Nueva Orleans, siempre los efectos negativos han precedido en varios decenios a las decisiones políticas y la admisión general por el público.

Funcionan con petróleo o sus derivados todos los medios de transporte actual, salvo la bicicleta y los zapatos (que también pueden contenerlo). La producción de alimentos consume mucha energía; la ropa, los muebles,  y la mayoría de los fármacos contienen petróleo o lo utilizan, y la mayoría de los oficios dejarían de existir si faltara petróleo. Pero en nuestras universidades sería difícil percibir preocupación alguna, más allá de quejarse del aumento del precio de la gasolina, pese a habernos aproximado en 2008, a una situación parecida a la escasez de gasolina de los setenta, en respuesta a tres años de producción de petróleo estancada; la situación solo se alivió cuando la crisis financiera disminuyó la demanda de crudo.

No se ha desarrollado ningún agente capaz de sustituir al petróleo a una escala semejante a la requerida: casi todos ellos dan un rendimiento energético muy pobre. Pese a sus notables promesas, las fuentes de energía renovables (que no sean la hidráulica o leña) proporcionan hoy menos del 1% de la energía utilizada en el mundo; el incremento del consumo anual  de la mayoría de los combustibles fósiles es, por lo general, mucho mayor que la producción total de electricidad (no digamos ya que su aumento) por medio de aerogeneradores y plantas fotovoltaicas. Nuestras nuevas fuentes de energía “verdes” van simplemente aumentando a la vez que las tradicionales (no las sustituyen).

Si nos proponemos resolver estas cuestiones, incluida la muy importante del cambio climático, con plena claridad,  necesitamos que vuelvan a ser tema central de la educación  en todos los niveles de nuestras universidades, que se discutan y se defiendan contra todos los que nieguen su importancia, pues en estas materias hoy no tenemos muchos que nos guíen intelectualmente. Hemos de enseñar la economía desde un enfoque tanto biofísico como social. Solo entonces contaremos con la oportunidad de comprender o resolver estos problemas.

Fuente: Extracto de American Scientist Magazine

TORPEDOS MARINOS (Rorcuales de Bryde)

El océano bulle como un campo de tiro submarino. Una ballena alargada y delgada irrumpe desde las profundidades, persiguiendo a miles de sardinas y caballas que suben a la superficie huyendo de los marlines y los leones marinos. De repente se abalanza sobre el cardumen más denso, con la boca abierta y la bolsa de pliegues cutáneos de la garganta llena de agua de mar. Incluso a pesar de la resistencia creada por la enorme boca abierta, le bastan unas sacudidas de su musculosa aleta caudal para impulsarse por el agua. Las mandíbulas se cierran con una explosión de burbujas. A poca distancia, otros cazadores nadan en círculos, aguardando su turno para el banquete.

Foto: Marc Montocchio

Los rorcuales de Bryde, cuyo nombre deben a un empresario ballenero noruego de hace casi un siglo, son ballenas barbadas o misticetos, es decir provistas de un cedazo de láminas en las boca con el que filtran el alimento del mar. Pero no son bestias rechonchas habituadas a hincharse de plancton en la superficie, son esbeltos proyectiles depredadores. Y sus presas son más grandes y móviles que las de otras especies de misticetos. Bucear con ellos es como estar en una vía de tren un día de niebla, sabiendo que en cualquier momento puede aparecer una locomotora a toda velocidad, desde cualquier punto y sin ningún sonido de advertencia.

Foto: Doug Perrine

Es asombroso lo poco que se sabe de esta especie. Al no tener una gruesa capa de grasa, los rorcuales de Bryde no eran muy apreciados por los marineros. Tampoco han recibido demasiada atención por parte de los científicos, en parte porque no es fácil dar con ellos. Viajan solos o en pequeños grupos y se sumergen hasta los 300 metros. Se ven sobretodo en aguas ecuatoriales, y probablemente se aparean en cualquier época del año, utilizando quizás sonidos de baja frecuencia para encontrarse unos a otros a través de grandes distancias. Pero sus desplazamientos, sus hábitos de apareamiento y la situación de su población solo se conocen a grandes rasgos. Por todo ello, un encuentro con el rorcual de Bryde en el vasto océano azul es especialmente emocionante.

Fuente: National Geographic.

COMENSALISMO

COMENSALISMO

Al pensar en las interacciones entre especies de un mismo ecosistema, solemos centrarnos en la competencia y la depredación, sin lugar a dudas por su dramatismo y fuerte carga simbólica. El parasitismo, la simbiosis y el mutualismo también acaparan una parte importante de nuestro interés científico debido a los delicados equilibrios que se establecen entre las especies implicadas. En cambio, comensalismo atrae menos la atención, aunque constituye una estrategia fundamental para quienes la practican. De las dos especies que se asocian, el comensal saca un provecho, mientras que el huésped no, aunque tampoco se ve perjudicado. 

De todos es conocida la relevancia de los corales formadores de arrecifes a la hora de incrementar la complejidad estructural del ecosistema. Menos conocida es la importancia de las esponjas como refugio habitual de crustáceos, poliquetos, sipuncúlidos y otros invertebrados. Veamos algunos ejemplos:

- El Lipophrys trigloides se asienta en el interior de una esponja del género Icrinia. 

El pez Lipophrys trigloides se refugia 

en el interior de una esponja del género Icrinia.

-Anémonas y medusas ofrecen también refugio seguro a los que se atreven a ocultarse entre sus tentáculos sin provocar el disparo de las células urticantes. El pequeño góbido Gobius buchichi suele aparecer asociado a la ortiga de mar (Anemonia sulcata) mientras que las poslarvas de las diferentes especies de jureles (Trachurus spp. ) hacen lo propio con la medusa Cotylorhiza tuberculata. A diferencia de los peces payasos del Indopacífico, que sobreviven solo en las cercanías de una anémona, las especies anteriormente citadas no las necesitan. En realidad, Gobius guchichi puede cobijarse bajo cualquier piedra y las poslarvas de jurel se asocian a cualquier objeto flotante, vivo o inanimado. Sin embargo, cuando existen cnidarios disponibles, no dudan en aprovecharlos. Sería interesante determinar si la relación mejora en realidad su supervivencia. 

Las poslarvas de diferentes especies de jureles (Trachurus spp.) 

viven en la proximidad de la medusa Cotylorhiza tuberculata.

 El góbido Gobius buchichi aparece asociado

 a la ortiga de mar (Anemonia sulcata).

Otro caso interesante de comensalismo entre las especies marinas lo ofrecen la morena (Muraena helena) y un pequeño camarón Lysmata seticaudata. Como si se tratara de los pluviales limpiadores de cocodrilos descritos por Herodoto hace más de dos mil años, los camarones se aproximan a las morenas y buscan entre sus dientes partículas de alimento. Ignoramos la relevancia de esta limpieza bucal para las morenas, pero muy hambrientos deben hallarse los camarones para aventurarse a buscar alimento en semejante lugar. 

El pequeño camarón de la especie Lysmata seticaudata se nutre 

de los restros que halla entre los dientes de la morena

(Murae helena). 

AGUA

La Tierra no es el único lugar del sistema solar que tiene agua. Los satélites de otros planetas pueden ser aún más húmedos. Los géiseres de vapor de Encélado, una luna de Saturno, sugieren que cerca de la superficie existe una fuente líquida que podría contener más del doble de agua que nuestro planeta.

El agua existe en la tierra porque nuestra atmósfera evita que el líquido se disperse flotando o se desintegre por efecto de la radiación solar. En otros lugares, como en los polos y en las latitudes medias de Marte, se encuentra principalmente en forma de hielo. Pero en algunas partes, como en Titán, una luna de Saturno donde los depósitos líquidos podrían ser 15 veces mayores que los mares terrestres, es posible que el amoniaco y otras sustancias químicas hagan descender el punto de congelación y mantengan océanos salados.

Foto: Demez Lucain

¿Podemos aprovechar algo de toda esa agua?
Según los científicos, algún día los viajeros del espacio podrían beber hielo fundido de la Luna o convertirlo en oxígeno o en combustible para viajar a Marte. Hasta entonces, cuanto más sepamos acerca del cómo y dónde se conserva el agua, mejor entenderemos el recurso más preciado de la Tierra.

Fuentes: M.A'Hearn, universidad de Meriland.

LA ISLA DEL TESORO

"No corría ni una brizna de aire, ni se oía el menor ruido, excepto el rumor de las olas batiendo a media milla de distancia sobre las playas y el acantilado que daban a mar abierto. Sobre el fondeadero planeaba un peculiar olor a aguas estancadas, a hojas en descomposición y a troncos podridos. Me dí cuenta de que el doctor olfateaba una y otra vez como quien tiene delante un huevo podrido. Al fin dijo:
 

-No sé si habrá un tesoro o no, pero me apuesto la peluca a que lo que vamos a encontrar son fiebres".

La isla del Tesoro  (Robert Louis Stevenson).

Ilustración de "La isla del tesoro". Biblioteca Nacional, Madrid.

La novela del Conquistador

"Durante mucho tiempo he estado levantándome temprano. Ocurrió allá lejos, en la orilla asiática del Bósforo de mi amada ciudad, que me ha seguido por doquier y cuyo recuerdo, como un hierro candente, se halla para siempre grabado en mi memoria". 

La novela del Conquistador (Nedim Gürsel).

CAPITANES INTRÉPIDOS

"Se levantó sobre el tranquilo mar una sombra blanca plateada, exhalando un suspiro sibilante y agorero.
 

Harvey retrocedió horrorizado, dando un grito, mientras Dan se echaba a reir.
 

-Es una orca-dijo-; un cetáceo goloso de las cabezas de pescado. Se yergue como has visto, sobre su cola, cuando tiene hambre, y realmente parece un fantasma.
Un horrible hedor a pescado podrido llenó el aire, no bien el espectro blanco se hundió, agitando el agua con grandes burbujas oleosas.
 

-¿No habías visto ninguna orca erguida sobre su cola? Pues las verás a centenares, en adelante. Es bueno tener un grumete a bordo. Otto era demasiado viejo y, era sueco y nos pegábamos con frecuencia. Lo peor era que hablaba y yo no le entendía".

"Cheyne habló de la confianza, que nunca le había abandonado, ni aun viéndose al borde del abismo; la confianza que nace del conocimiento y de las cosas. Se extendió, como si hablara para sí, sobre el valor y los recursos, verdaderamente extraordinarios que en todo tiempo había encontrado en sí mismo. El hecho era de tal evidencia en el espíritu del hombre, que ni si quiera cambiaba el tono de la voz. Describió como había hundido y perdonado a sus enemigos, en la medida que le habían perdonado o hundido a él; como había suplicado, lisonjeado, intimidado a unidades, compañías y sindicatos, todo ello por su ropio bien; de qué modo se habían perdido por montes y barrancos, trazando un ferrocarril de pacotilla; y, finalmente, la tranquilidad con la que oía a las comunidades entretenerse en hacer trizas de él". 

SOBRE LA RAZÓN HISTÓRICA

"El hombre ha sido siempre así: ha sido una cosa y luego otra, se ha embarcado en un ideal, lo ha agotado, y por haberlo agotado y en virtud de la experiencia que esto le proporcionaba, ha ensayado otro. Las formas más dispares del ser han pasado  por el hombre; pues el hombre es pasar, es irle pasando cosa tras cosa". 

Hombre Gris. Ilustración de VONPRK

Sobre la razón histórica (José Ortega y Gasset) 

ESTUDIO EN ESCARLATA

"Un solo estudiante había en la habitación, y estaba embebido en su trabajo, inclinado sobre una mesa apartada.  Al ruido de nuestros pasos, se volvió a mirar y saltó en pie con una exclamación de placer:

-¡Ya di con ello! ¡Ya di con ello!- gritó a mi acompañante, y vino corriendo hacia nosotros con un tubo de ensayo en la mano-. Descubrí un reactivo que es precipitado por la hemoglobina y nada más que por la hemoglobina.

Los rasgos de su cara no habrían radiado deleite más grande si hubiese descubierto una mina de oro.
-El doctor Watson; el señor Sherlock Holmes- dijo Stamford, haciendo las presentaciones".

…

 "Desde luego no era difícil convivir con Holmes. Resultó un hombre de maneras apacibles y de costumbres regulares. Era raro el que permaneciera sin acostarse después de las diez de la noche, y para cuando yo me levantaba por la mañana, él había desayunado ya y marchado a la calle indefectiblemente. En ocasiones se pasaba el día en el laboratorio de Química; otras veces, en la sala de disección, y de cuando en cuando, en largas caminatas que lo llevaban, por lo visto, a los barrios más bajos de la ciudad. Cuando le acometían los excesos de trabajo, no había nada capaz de sobrepasarle en energía; pero de tiempo en tiempo, se apoderaba de él una reacción y se pasaba los días enteros tumbado en el sofá del cuarto de estar, sin apenas pronunciar una palabra o mover un músculo desde la mañana hasta la noche.  Durante tales momentos advertía yo en sus ojos una mirada tan perdida e inexpresiva que,  si la templanza y la decencia no me lo hubiesen vedado, quizás yo hubiese sospechado que mi compañero  era consumidor habitual de algún estupefaciente.
 

Mi interés por él y mi curiosidad por conocer cuáles eran las finalidades de su vida fueron haciéndose mayores y más profundas a medida que trascurrían las semanas. Hasta su persona misma y su apariencia externa eran como para llamar la atención del menos dado a la observación.  Su estatura sobrepasaba el metro ochenta, y era tan extraordinariamente enjuto que producía la impresión de ser aún más alto. Tenía la mirada aguda y penetrante, fuera de los intervalos  de sopor a que antes me he referido; y su nariz, fina y aguileña, daba al conjunto de sus facciones un aire de viveza y de resolución. También su barbilla delataba al hombre de voluntad, por lo prominente y cuadrada. Aunque sus manos tenían siempre  borrones de tinta y manchas de productos químicos, estaban dotadas de una delicadeza de tacto extraordinaria, según pude observar con frecuencia viéndole manipular sus frágiles instrumentos de Física". 

Estudio en Escarlata (Arthur Conan Doyle)

"LA ANGUSTIA ES EL VÉRTIGO DE LA LIBERTAD"

Sörren Kierkegaard

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MOBY DICK

"Llamadme Ismael. Hace unos años -no importa cuánto hace exactamente-, teniendo poco o ningún dinero en el bolsillo, y nada en particular que me interesara en tierra, pensé que me iría a navegar un poco por ahí, para ver la parte acuática del mundo. Es un modo que tengo de echar fuera la melancolía y arreglar la circulación. Cada vez que me sorprendo poniendo una boca triste; cada vez que en mi alma hay un nuevo noviembre húmedo y lloviznoso; cada vez que me encuentro parándome sin querer ante las tiendas de ataúdes; y, especialmente, cada vez que la hipocondria me domina de tal modo que hace falta un recio principio moral para impedirme salir a la calle con toda deliberación a derribar metódicamente el sombrero a los transeúntes, entonces, entiendo que es más que hora de hacerme a la mar tan pronto como pueda. Es mi sustituto de la pistola y la bala. Catón se arroja sobre su espada, haciendo aspavientos filosóficos; yo me embarco pacíficamente. No hay en ello nada sorprendente. Si bien lo miran, no hay nadie que no experimente, en alguna ocasión u otra, y en más o menos grado, sentimientos análogos a los míos respecto del océano".

LA NANOTECNOLOGÍA AL SERVICIO DE LA MEDICINA

La nanomedicina ha dado lugar a nuevas estrategias en el abordaje del cáncer, tanto en lo que a diagnóstico y tratamiento se refiere. Una de las líneas de actuación más recientes es la de la eliminación selectiva de las células cancerosas mediante generación de hipertermia, utilizando nanopartículas magnéticas y que fue aprobado por la Agencia Europea del Medicamento (EMA) en julio de 2010 para el tratamiento de tumores sólidos, como los cerebrales, ya que han proporcionado muy buenos resultados en la reducción de su tamaño, con mínimos efectos secundarios.

Laura M. Lechuga, profesora de investigación  del CSIC ha presentado su trabajo sobre el presente y el futuro de la nanociencia tomando como referencia los últimos avances en nanodiagnóstico, nanoterapia y medicina regenerativa. Respecto al tratamiento, evidencia la utilidad de encapsular fármacos en nanosistemas, como las nanocápsulas, nanopartículas, liposomas o dendrímeros que contengan el fármaco de forma nanoestructurada. Hasta ahora han sido aprobados un centenar de medicamentos basados en este sistema, que confiere “mayor eficacia y solubilidad” y facilita la administración de una dosis menor.

También se está trabajando en conseguir nanosistemas de liberación de fármaco dotados de inteligencia, de tal forma que actúen selectivamente, con el fin de que identifiquen aquellas células sobre las que deben actuar. Se persigue que los fármacos estén dotados de un sistema de reconocimiento, de modo que apunten a una diana específica, como un sistema antígeno-anticuerpo, y que actúen solo cuando lo encuentren. En definitiva, se trata de una liberación controlada del fármaco para que intervenga solamente sobre la zona enferma.

Una de las líneas de actuación más importantes está basada en el uso de nuevas nanoterapias para la eliminación selectiva de  células tumorales mediante el uso de nanopartículas magnéticas que se inyectan en los tumores. Estas partículas, tienden a acumularse preferentemente en las células cancerosas y penetran en ellas mediante endocitosis. Las partículas se calientan por agitación térmica y provocan la destrucción de las células tumorales, sin dañar las que están sanas. Los resultados del estudio confirman que se logra una reducción del tamaño de los tumores. Se trata de la primera terapia de hipertermia con nanopartículas que inicialmente se está aplicando en combinación con quimioterapia para la eliminación de los tumores cerebrales.

Otra de las aplicaciones de la nanomedicina es la generación, a través de sistemas nanoestructurados, de tejidos y órganos a la carta para el desarrollo de la medicina regenerativa (en la actualidad ya hay grupos que han conseguido fabricar vasos sanguíneos y tráqueas artificiales ).

En lo que a nanodiagnóstico se refiere, es reseñable la utilización de la inyección de oro, magnética o de puntos cuánticos, para mejorar la resolución y selectividad de las imágenes que ofrecen la PET, la TC (Tomografía Axial Computerizada) y la RM (Resonancia Magnética).



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