Nanosensor molecular mide la fuerza de crecimiento en plantas, animales y humanos.

¿Cómo visualizar las fuerzas extremadamente pequeñas conectadas a los procesos de nuestro cuerpo como el crecimiento y el desarrollo embrionario?
Investigadores de la Universidad de Wageningen en el artículo “Light from Within: Sensing Weak Strains and Femto Newton Forces in Single Molecules” describen su trabajo con sensores de una sola molécula, 100 veces más precisos, comparados con los dispositivos existentes utilizados para medir las nanofuerzas a nivel molecular. Las fuerzas experimentadas por las moléculas en las células, son tan pequeñas, que los dispositivos de medición existentes apenas son capaces de detectar si se trata o no de una fuerza. Hasta ahora, todo era negro o blanco, o había una fuerza o no existía; no se podía determinar valores intermedios. Expresado en términos técnicos, la detección de fuerza sobre 1 molécula es del orden 100 FemtoNewton. Esto es 0.000,000,000,0001 Newton. Esta fuerza de 100 FemtoNewton que presiona una molécula de un nanómetro se puede comparar con la fuerza de un grano de arena en el hombro de una persona.
Realizar mediciones sensibles a nanoescala no es posible utilizando un gran dispositivo de medición. Por lo tanto, los investigadores, crearon moléculas que a su vez actúan como dispositivos de medición; cada uno de los sensores moleculares hechos por el equipo funciona como un medidor de nanofuerza. Para 'leer' la molécula y determinar la fuerza, los investigadores enfocan un láser sobre la molécula. Esta devuelve la luz en un tono diferente (fluorescencia), permitiendo determinar la magnitud de la fuerza.
El método de medición presentado permite obtener información sobre las fuerzas que están activas a nivel molecular en las células vivas. Por ejemplo, en el desarrollo embrionario de células vegetales sabemos que fuerzas minúsculas determinan cuándo se divide una célula y su dirección. Estos estímulos mecánicos indican cómo se desarrolla el embrión de la planta, pero hasta el presente no era posible medirlos.  Ahora disponemos de los sensores más pequeños del mundo para medir las fuerzas responsables del crecimiento de plantas, animales y humanos.

Chem. 18 de enero 2018

Lectura complementaria:
Light from Within: Sensing Weak Strains and Femto Newton Forces in Single Molecules.

Novedad 2017: primer campeonato mundial de nanoautos.

Cuatro equipos se reunieron en Francia para competir en la final de la primera nanocarrera del mundo. Sus vehículos desde la línea de salida se pusieron en marcha para dar comienzo a una carrera maratónica de 36 horas para recorrer 100 nanómetros (menos del ancho de un cabello humano). Los vehículos ensamblados a partir de unos pocos cientos de átomos por los investigadores han sido impulsados ​​a través de la superficie de un disco de oro por una corriente de electrones. El NanoCarsRace es una creación de dos investigadores franceses del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia. En lugar de los V-8 inyectados con combustible, los nanoautos son propulsados ​​por un microscopio de efecto túnel, un equipo de precisión normalmente utilizado para tomar imágenes de átomos individuales. El microscopio funciona llevando una aguja extremadamente fina de un nanómetro a una muestra y luego monitoreando los cambios en la corriente de electrones. En la competencia, la oleada de electrones del microscopio puede propulsar el pequeño automóvil atómico. El instrumento utilizado por los corredores ha sido especialmente modificado para controlar cuatro agujas diferentes a la vez, permitiendo que los autos corran uno al lado del otro. Los cuatro equipos seleccionados, entre seis finalistas,  compitieron el 28 de abril en Toulouse para enfrentar un pequeño chip de oro con una pista de carreras a nanoescala grabada en él. El diseño de los vehículos abarca desde el americano con forma de automóvil hasta construcciones más abstractas, como la presentación alemana inspirada en molinos de viento y una molécula en forma de Y del equipo suizo. La mayoría de los diseños han incluido características moleculares que permiten giros, y algunos incluso cuentan con ruedas totalmente funcionales. La prueba se pudo seguir en vivo en YouTube y en el sitio web de NanoCarsRace. La competencia ayuda a  nuestra comprensión de cómo construir y usar maquinaria molecular destinada, a futuro, ha ser utilizada en nuestro cuerpo para combatir enfermedades, como pequeños sensores o incluso puertas lógicas en un circuito.

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NanoCarsRace

¿Mortales o inmortales? ¿Hombres y/o robots?

El libro “La Convergencia de las Tecnologías Exponenciales & la Singularidad Tecnológica” constituye un intento para ubicar en tiempo y espacio las respuestas que brindan las tecnologías convergentes, NBIC (Nano-Bio-Info y Cognotecnología), a las problemáticas socioeconómicas actuales. Tecnologías con crecimiento exponencial para cubrir las demandas de un planeta que aumentó su población en 5000 millones de habitantes en los últimos 67 años. 

La comprensión del mundo que vivimos, desde la óptica de las NBIC, nos conduce inexorablemente a extrapolar el camino hacia el futuro a partir de las tecnologías que lo están conformando y no de una predicción basada sólo en la imaginación.

“La Convergencia de las Tecnologías Exponenciales & la Singularidad Tecnológica” se constituye en una rara avis al ensayar una respuesta sin ambigüedad a dos de las preguntas más inquietantes del siglo XXI: ¿mortales o inmortales?, ¿hombres y/o robots?.

Imperdible.                                                                                                                                      

La magia de los nanomateriales: "el espejo inteligente".

Un equipo de doce Investigadores de la Universidad Nacional Australiana (ANU), ha desarrollado un nanomaterial controlado por la temperatura utilizable para convertir instantáneamente una ventana en espejo. El material diseñado para reaccionar ante los cambios de calor puede utilizarse para ahorrar energía y para proteger a los astronautas y las naves espaciales de la exposición a la radiación cósmica. El investigador principal de la ANU, Dr. Mohsen Rahmani dice: “Nuestro espejo inteligente consiste en un montón de nanopartículas dieléctricas que están cuidadosamente diseñadas y dispuestas en una sola capa". La película hecha de ciertas combinaciones de nanopartículas puede "sintonizarse" para cambiar la frecuencia de una capaz de transmitir luz a otra capaz de reflejarla. La tecnología propuesta, no funciona en forma estática como los métodos ópticos actuales, por primera vez un único elemento permite controlar la luz que pasa o se refleja. Como las dimensiones de las nanopartículas son del mismo orden de magnitud de la luz pueden interactuar con diferentes frecuencias y redirigir su trayectoria para transmitirla o reflejarla. El “gatillo” es la temperatura. Las nanopartículas se pueden distribuir a través de una superficie como el vidrio de tal manera que reflejen toda la luz, o sólo la mitad de la luz, al variar la temperatura. Esto es fundamental para el ahorro de energía porque se puede ajustar para lograr un 50% de transmisión y 50% de reflexión, o 100% de transmisión y 0% de reflexión. 
La magia de los nanomateriales permite utilizar una delgada película formada por nanopartículas de diseño adecuado para convertir al instante una ventana espejo y un espejo en ventana al variar la temperatura.

El nanomaterial refleja o trasmite la luz al  variar su temperatura (ANU)

Lectura complementaria:

Nanotechnology to protect astronauts from harmful radiation, and turn windows into mirrors.

Nanopartículas magnéticas posibilitan disponer de un stock de órganos trasplantables.

Los científicos de la Universidad de Minnesota han logrado congelar y recalentar secciones del tejido del corazón por primera vez, en un avance que podría allanar el camino para que los órganos se almacenen durante meses o años. La técnica propuesta podría salvar la vida de miles de personas que mueren cada año esperando órganos para trasplante. El trabajo constituye un importante desarrollo en el campo de la crioconservación; es la primera vez que los científicos han sido capaces de recalentar rápidamente grandes muestras de tejidos sin que se rompan, agrieten o se conviertan en una pulpa. El equipo de los Estados Unidos superó este desafío infundiendo el tejido con nanopartículas magnéticas excitables en un campo magnético, generando una ráfaga rápida y uniforme de calor. En la actualidad, los órganos de los donantes, como corazones, hígados y riñones deben ser trasplantados en cuestión de horas porque las células comienzan a morir cuando a los órganos se le corta el suministro de sangre. Como resultado, el 60% de los corazones y los pulmones donados para trasplantes se descartan cada año, ya que estos tejidos no pueden mantenerse en hielo durante más de cuatro horas. Estimaciones recientes sugieren que si sólo la mitad de los órganos descartados pudieran trasplantarse con éxito, las listas de espera podrían eliminarse en dos o tres años. La criopreservación existió por décadas; funciona bien para los glóbulos rojos, esperma y huevos. No obstante los científicos se han topado con una barrera para muestras de mayor volumen. Las muestras más grandes se pueden enfriar con éxito utilizando una técnica conocida como vitrificación, en la que el tejido se infunde con una mezcla de productos químicos anticongelantes y una solución para preservación de los órganos. Cuando se enfría por debajo de -90 ° C (-130 ° F), el líquido se convierte en un sólido similar al vidrio. El verdadero problema es la descongelación. A menos que el recalentamiento ocurra rápida y uniformemente, las grietas aparecerán en el tejido y pequeños cristales de hielo se expanden, destruyendo las estructuras celulares. En la nueva técnica de "nano-calentamiento" las válvulas de corazón de cerdo y los vasos sanguíneos se infunden con una solución crioprotectora mezclada con nanopartículas de óxido de hierro, recubiertas de silicio para hacerlas biológicamente inertes. Luego son enfriadas en nitrógeno líquido hasta -160ºC. Para la descongelación, la muestra se coloca dentro de una bobina electromagnética diseñada para generar un campo magnético alterno. A medida que el campo magnético oscila de un lado a otro, las partículas se mueven alrededor de la muestra calentando rápidamente y uniformemente el tejido a velocidades de 100 a 200ºC por minuto, 10 a 100 veces más rápido que los métodos anteriores. Los ensayos de las propiedades mecánicas y biológicas realizadas sobre los tejidos tratados no mostraron ningún signo de daño. Una técnica ingeniosa ampliable a grandes órganos como el corazón, hígado, pulmón y riñón. Su contribución en el campo de los trasplantes de órganos puede ser inmensa al permitir disponer de un stock para trasplantes durante meses años.

Lectura complementaria:

Improved tissue cryopreservation using inductive heating of magnetic nanoparticles.

Tintas de grafeno para la impresión electrónica.

El grafeno está constituido por  una lámina bidimensional de átomos de carbono de un solo átomo de espesor. Su flexibilidad, transparencia óptica y conductividad eléctrica lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la impresión electrónica. Investigadores de la Universidad de Cambridge en colaboración con la empresa tecnológica Novalia agregaron grafeno a las tintas convencionales a base agua utilizadas en los equipos comerciales típicos. Obtuvieron una tecnología increíblemente flexible, de bajo costo, con alta velocidad de impresión, capaz de  utilizar a las  tintas de grafeno en una amplia gama de aplicaciones prácticas tales como la impresión de periódicos, bolsas para embalaje, circuitos y sensores desechables. Aunque numerosos prototipos de laboratorio han demostrado en todo el mundo  la posibilidad de utilización de tintas de grafeno, su uso comercial generalizado aún no se había concretado. El Dr. Tawfique Hasan del Cambridge Graphene Centre (CGC) comenta "Estamos muy contentos de ser los primeros en llevar las tintas de grafeno a la manufactura en el mundo real. Hay un montón de empresas productoras de  tintas de grafeno, pero ninguna de ellas lo ha hecho en una escala cercana a la nuestra”

Actualmente se utilizan tintas a base de plata (con carbono) las cuales son  25 veces más caras comparadas con la nueva formulación de la tinta a base de grafeno. El método utiliza disolventes baratos, no tóxicos y de secado rápido a temperatura ambiente, permitiendo reducir  los costos de energía para el curado de tinta. Una vez seca, la “tinta eléctrica” también es resistente al agua y se adhiere muy bien a su sustrato. Las  tinta permite realizar impresiones a una velocidad de más de 100 metros por minuto, velocidades adecuadas para los requerimientos de la producción comercial.  Otra  concreción industrial de una de las tantas posibilidades de aplicación del grafeno.   

Lectura complemantaria:
New graphene-based inks for high-speed manufacturing of printed electronics.