Generación de energía a partir del sonido aplicando Nanotecnología

Una de las grandes aplicaciones de la Nanotecnología es la generación de energía, recientemente investigadores coreanos han descrito un trabajo muy innovador en la que demostraron que es posible aprovechar la energía del sonido para generar energía eléctrica, y esto basado en que el sonido en el fondo es una forma de energía mecánica que viaja a través de la materia como una vibración en forma de onda, y para poder aprovechar esta energía mecánica, utilizaron nanogeneradores basados en nanocables piezoelectricos de oxido de zinc, que tienen la particularidad de poseer una mayor sensibilidad, para así poder captar estas pequeñas vibraciones asociadas al sonido. En el experimento se aplicó un sonido de ~100 dB sobre el nanogenerador, y este registro un potencial de salida de 50 mV.

Esta nueva tecnología podría tener muchas aplicaciones, por ejemplo cargar el celular a través de las conversaciones, o generar electricidad en las carreteras a partir del ruido de los automóviles, etc.. a continuación un esquema del nanogenerador piezoeléctrico basado en nanocables de oxido de Zinc.

Anticuerpos artificiales basados en Nanotecnología

Los Anticuerpos son Proteínas que tienen como función el detectar y neutralizar agentes extraños al organismo, como por ejemplo Bacterias, virus, y otros microorganismos, Esta función la logran uniendose a determinadas zonas del agente extraño por lo general una proteína, la que recibe el nombre de Antígeno, esta unión se da por una complementariedad espacial de una determindada zona del anticuerpo llamada región variable con el antígeno.

Un equipo de Investigadores de Estados Unidos y Japón, han logrado sintetizar una nanopartícula hecha de un polímero sintético, que posee la especificidad y selectividad de un Anticuerpo natural, incluso funciona dentro del torrente sanguíneo en un animal vivo,  este avance podría tener aplicaciones en terapias con anticuerpos, antídotos para toxinas, purificación de proteínas, etc.. además es muy interesante el hecho de que una estructura hecha en forma artificial no proteica pueda remplazar en función a una estructura biológica proteica, este es un ejemplo más de como la Nanotecnología esta entrando fuerte en al campo de la  Biotecnología y Medicina.

Un nanosensor fabricado en Harvard puede registrar la actividad biológica de las células

Un nanosensor fabricado en Harvard puede registrar la actividad biológica de las células

Salido de los laboratorios de la Universidad de Harvard y con forma de V, un nuevo nanotransistor de tamaño inferior al de muchos virus puede introducirse en el interior de una célula y registrar su actividad sin trastornarla. El nuevo dispositivo tiene un diámetro 100 veces menor que los utilizados hasta ahora, que además eran planos, mientras que este es flexible y tiene tres dimensiones.

“Estos nanotransistores de efecto de campo (conocidos como nanoFET) representan la primera medida del interior de una célula con un dispositivo semiconductor”, asegura Charles M. Lieber , director del proyecto, cuyos resultados se publican en Science. Los científicos afirman que estos transistores se pueden utilizar para medir el flujo de iones o las señales eléctricas en las células, especialmente en las neuronas. También se pueden asociar a receptores u otros elementos biológicos para detectar la presencia de compuestos bioquímicos en el interior de una célula.

El diámetro de las células humanas oscila entre las 10 micras (como las neuronas) y las 50 micras (como las células cardiacas). Los nuevos sensores están en el rango de los nanómetros (que son tres órdenes de magnitud menos) y los científicos han comprobado que son aceptados por la membrana celular de forma similar a lo que sucede con virus y bacterias, cuando los recubren de una doble capa de fosfolípidos, parecida a la estructura de la membrana.

“Hemos comprobado que los nanosensores pueden insertarse y sacarse de la célula muchas veces sin que esta sufra un daño detectable”, explica Lieber. El transistor está integrado en un nanocable con forma de V que se conecta a cables eléctricos para funcionar.

“Este trabajo puede suponer un gran avance en la comprensión de las estructuras intracelulares”, ha dicho Zhong Lin Wang, un experto en nanotecnologia que no pertenece al equipo de Harvard, en declaraciones a The Scientist.

Músculos Artificiales basados en Nanotecnología

Quién pensaría que en nuestros días fueramos capaces de desarrollar estructuras con una función tan compleja como la de los músculos biológicos, aunque parezca increíble esto ya es una realidad, investigadores norteamericanos de la Universidad de Texas, publicaron un Artículo en la revista Science donde describen el desarrollo de músculos artificiales, basados en   Nanotubos de Carbono, con propiedades que no solo imitan al músculo biológico, sino que lo superan ampliamente, ya que serían capaces de contraerse y relajarse en más del doble de su extensión, en un tiempo muy reducido(milisegundos), además son más fuertes que el acero y mas duros que el diamante , capaces de soportar un amplio rango de temperaturas (entre – 200 ºC y 1540 ºC).

Estas propiedades se logran gracias a la Nanotecnología, a tráves de fibras de Nanotubos de Carbono entralazadas formando Nanopolímeros. Sus aplicaciones son múltiples, como por ejemplo tejido artificial para implantes en el cuerpo humano, Prótesis para miembros, y músculos para el movimiento de Robots. Como podemos ver, no estaban tan equivocadas aquellas películas de antaño, en la que mostraban a personas con capacidades superhumanas realizando proezas increíbles, en un futuro no muy lejano esto será realidad, gracias a los músculos nanotecnologicos.

Vidrios inteligentes basados en Nanotecnología

Se denomina vidrios inteligentes a aquellos vidrios que son capaces de cambiar alguna propiedad frente a algun cambio en el ambiente en el que se encuentra, dentro de este grupo tenemos a los vidrios fotocrómicos que varian su transparencia en función a la intensidad de la luz incidente, los vidrios termocrómicos que hace lo mismo pero en función a cambios de temperatura y los vidrios electrocrómicos que pierden su transparencia al aplicarles una corriente eléctrica.

Los vidrios electrocrómicos estan constituidos por 2 capas de vidrios, y entre ellas una serie de polímeros conductores que tienen la propiedad de colorearse al aplicarles una diferencia de potencial, generalmente a color azul, este nuevo tipo de vidrios tienen múltiples aplicaciones, y no pasará mucho tiempo para que sean de uso masivo.  A continuación un video que ilustra este tipo de vidrios.

Nanotecnología en Diabetes: Tatuaje para medir Glicemia basado en Nanotubos de Carbono

Una gran cantidad de personas en el mundo padece algún tipo de Diabetes, ya sea Diabetes tipo 1 o tipo 2, en el caso de la Diabetes tipo 1, se hace necesario el control estricto de la Glicemia(concentración de glucosa en la sangre) ya que en esta variedad, el cuerpo no tiene la capacidad de fabricar  insulina, hormona que es indispensable en el control de la glucosa en sangre, por lo tanto el paciente necesita administrarse en forma externa esta insulina y en dosis exactas, calculadas en función a los valores de glicemia en el momento, de esta forma evita tener alzas en la glicemia (hiperglicemia) que a largo plazo provocan complicaciones  graves de salud.(Ver complicaciones crónicas de la Diabetes).

Para monitorizar los niveles de glucosa, los diabéticos utilizan glucómetros en los cuales es necesario la extracción de sangre a través de una punción en el dedo, procedimiento que  tienen que hacer varias veces al día, resultando por ende invasivo y molesto, también estan los monitores continuos de glucosa que como dice el nombre informan de los niveles de glucosa en forma contínua(lapso de minutos) y estan basados en un  sensor implantado bajo la piel,  por lo tanto no requiere de una punción en el dedo, lo cual es favorable, sin embargo, estos monitores no tienen la precisión de los tradicionales glucómetros.

Estos dispositivos se basan en su mayoría en una reacción química de la Glucosa con una enzima(Glucosa oxidasa) en los que uno de sus productos finales(Peroxido de Hidrogeno) es medido y así se obtiene la glicemia en forma indirecta, esta forma de  medir esta a punto de cambiar ya que investigadores dirigidos por Michael Strano del MIT estan haciendo estudios del uso de nanotubos de carbono envueltos en un polímero que forma una nanopartícula que es sensible a la concentración de glucosa, en este caso se mide la fluorescencia de los nanotubos de carbono que se correlaciona con la concentración de Glucosa. En base a esto, los investigadores planean diseñar una tinta con estas  nanopartículas inyectadas bajo la piel en forma de Tatuaje, que podría durar 6 meses y así poder saber la Glicemia en forma contínua, a través de la detección de su fluoerescencia, con la ventaja es que los nanotubos no se destruyen y además, obtener mediciones con mayor precisión a un menor costo.

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Nanotecnología en alimentos

Hoy en día existen múltiples aplicaciones de la  Nanotecnología en alimentos,  pero ¿cuando se habla de que un alimento es nanotecnologico o nanoalimento ?, según la Nanotechnology in Agriculture and Food un alimento es un nanoalimento cuando para su fabricación se utilizan herramientas o procesos nanotecnologicos o bien incluyen nanopartículas, todo esto en  cualquiera de las etapas de su desarrollo, ya sea el cultivo,producción o bien el empaquetado.

Una de las aplicaciones consiste en el desarrollo de nanocapsulas para la liberación controlada de alimentos dentro de nuestro cuerpo, otra aplicación es el desarrollo de nanopartículas con aromas, sabores y otras caraterísticas específicas, también tenemos el desarrollo de nanomateriales inteligentes para la protección ante los agentes ambientales externos, cuyas estructuras poseen nanosensores que permitaen percibir los cambios ambientales y asi automodificarse en función a estos cambios.

Sin embargo a todos estos adelantos, existen muchos detractores  que dicen que la nanotecnología en el sector alimentario,  podría ser peligroso tanto para la salud humana y ambiente, otros dicen que esto es solo producto de la ignorancia y que la nanotecnología solo traerá beneficios.. esto solo lo sabremos cuando hallan estudios concluyentes, que opinión tienen al respecto?

Nanoimanes para purificar la sangre

Investigadores suizos han desarrollado una nueva metodología para purificar la sangre basada en Nanoimanes, que sirve para eliminar en forma selectiva metales pesados ,proteínas, patógenos, y otras moléculas, esta tecnología tiene ventajas en relación al proceso de Diálisis ya que al no basarse en membranas de filtración, no hay posibilidades de contaminación de estas, y por otra parte es un proceso mucho mas rápido.

Para lograr esto los investigadores sintetizaron imanes de 30 nanómetros de diámetro a los cuales se le agrego un ligando para permitir la unión selectiva con la partícula de interés que se desee capturar, de una forma análoga a como lo hacen los anticuerpos, posterior a la captura de la partícula, se colocó un imán pequeño en forma externa en la pared del tubo de muestra, y de esta forma se fueron acumulando los nanoimanes y así eliminandolos del torrente sanguíneo junto a la partícula, a continuación una imagen que ilustra este proceso.

Inventan lector molecular siete veces más rápido que el tradicional ELISA

Inventan lector molecular siete veces más rápido que el tradicional ELISA

Científicos en Singapur anunciaron hoy que han inventado un lector de moléculas biológicas que completa el análisis en 45 minutos, en vez de las seis horas que requiere en la actualidad la técnica de ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay).

El equipo del Institute of Microelectronics (IME) de A’Satr señaló mediante un comunicado que este sistema “ahorra minutos preciosos en el caso de un supuesto paro cardíaco, ayudando a los doctores a obtener el diagnóstico correcto”.

La invención emplea nanotecnología y semiconductores de silicio como sensores, puede determinar varios biomarcadores cardíacos (cardiac biomarkers) simultáneamente y necesita menos muestra de sangre que el sistema ELISA.

El doctor Philip Wong, asesor de Singapore National Heart Centre, señaló que “la clave para salvar vidas en casos de paro cardíaco es el tiempo, y cuanto más rápido y preciso pueda hacerse el diagnóstico antes se puede empezar con el tratamiento”.

El paro cardíaco es la principal causa de muerte en Estados Unidos con unos 330.000 casos anuales.

En España, cada 20 minutos ocurre una parada cardiaca y en seis de cada diez se produce el fallecimiento antes de alcanzar el hospital, según los estudios.