Mejores Implantes de Hueso

Cada año se realizan más de 300.000 cirugías de reemplazo de cadera y rodillas en los Estados Unidos. Sesenta y cinco por ciento de los reemplazos en caderas y setenta y dos por ciento de los reemplazos en rodillas son efectuados en personas mayores de 65 años. Debido a que la población de los Estados Unidos está envejeciendo, se espera que el número de fracturas de cadera exceda el medio millón anual para el año 2040. La permanencia promedio en un hospital por una cirugía de rodilla o cadera es de 5 días, seguida de cuatro semanas de terapia usando una caminadora.

La mayoría de los huesos artificiales de hoy están hechos de hidroxipatita, la cual tiene la misma fórmula química que el propio hueso. La hidroxipatita sintética, sin embargo, no es ni porosa ni tan resistente como el hueso real.

Los poros son importantes, dice Schowengerdt. Son conductos para el flujo de sangre (la sangre se genera en la médula del hueso) y permiten a los huesos ser resistentes sin ser pesados. Los poros también proveen de un medio para que el hueso vivo se adhiera de forma permanente a un implante. "Si obtenemos un buen crecimiento óseo dentro de los poros de un implante, entonces hemos tenido éxito", dice Schowengerdt. Ya no importará si el pegamento se suelta 10 años después. Los investigadores también han intentado usar el coral marino como substituto del hueso. "Es lo suficientemente poroso", dice Schowengerdt, "pero carece de resistencia.

La solución, de acuerdo con Schowengerdt, son las cerámicas. "Hacer huesos de cerámica no es como hacer una taza para café de cerámica". Por ejemplo, una de las cerámicas mas prometedoras comienza como una mezcla de polvos de calcio y de compuestos de fosfato (CaO y P2O5). Schowengerdt y Moore inician la mezcla, la cual se calienta a 2600 C. El CaO y el P2O5 reaccionan para producir fosfato de tricalcio (Ca3(PO4)2), una sustancia muy similar (químicamente hablando) al hueso real. La reacción también genera calor y productos gaseosos secundarios que forman poros de forma natural.

Su técnica, llamada síntesis autopropagada de alta temperatura ó "SHS," (por las siglas inglesas de Self-propagated High temperature Synthesis) es en verdad difícil de controlar. "Durante el proceso de horneado, la cerámica se derrite. Los compuestos gaseosos se elevan y los líquidos se asientan. Hay mucho movimiento de convección, lo cual hace impredecible la reacción", dice Schowengerdt. "Para entender este proceso, nosotros realmente necesitamos hacer nuestros experimentos en un ambiente de baja gravedad, donde la convección, que es generada por la gravedad, sea mínima". Los investigadores del CCACS han volado hornos a bordo del 'cometa del vómito' KC-135 de la NASA -- un aeroplano con trayectoria parabólica de vuelo, que permite generar breves periodos de ausencia de peso. Ellos observaron dramáticas diferencias entre las cerámicas preparadas en gravedad normal (1-g) y las preparadas en vuelo. Como ejemplo, las cerámicas de baja gravedad tenían poros más grandes y mejor conectados.

Morph, el teléfono elástico.

Nokia ha inventado un "innovador" teléfono móvil, el cual presenta entre sus principales características la capacidad de ser estirado, según sea el querer del usuario. El nombre de este aparato es Morph.

Seguramente fue bautizado con ese nombre por el significado de esta palabra en inglés, algo así como morfología. Y es que uno de los fuertes del Morph es su estado físico, no sólo capaz de ser elástico, sino que también puede ser moldeado, tipo bomba, y convertirse en cualquier figura.

Por hacer uso de la nanotecnología, presenta una transparencia llamativa, además cuenta con superficies autolimpiables y una plasticidad increíble.Según la propia marca, este avance en telefonía se podrá percibir, nada más y nada menos, que en dentro de siete años.

Fuentes.

http://www.nokia.com/A4852062

http://www.youtube.com/watch?v=IX-gTobCJHs (Video)

Depolimerizando

El reciclaje químico de los plásticos surge ante la búsqueda de métodos eficaces para el tratamiento de la basura generada por los mismos, y se centra en la conversión de un polímero en su monómero inicial para así repolimerizarlo. Una de las técnicas usadas para el reciclaje es la depolimerización que se efectúa principalmente por reacciones de hidrólisis, alcohólisis o glicólisis, mismas que requieren condiciones de temperatura y presión altas. Lo anterior sugiere la elección de disolventes con un alto punto de ebullición pero que al mismo tiempo hagan posible de depolimerización.
Precisamente un trabajo realizado por Akio Kamimura y Shigehiro Yamamoto de la Universidad de Yamaguchi en Japón está centrado en la búsqueda de nuevos métodos para la depolimerización de poliamidas. Kamimura propone la utilización de líquidos iónicos que son disolventes con propiedades únicas en cuanto a solubilidad, alta reactividad, poco volátiles y baja flamabilidad. Su equipo trabajó con el 6-Nylon, haciéndolo reaccionar a 300°C en una atmósfera de nitrógeno por una hora bajo la acción de un catalizador y liquido iónico como disolvente, resultando el monómero caprolactam que fue recolectado por destilación. A pesar de que se llega a altas temperaturas, el líquido iónico presentó la ventaja de ser poco volátil ante tales condiciones.
El mayor porcentaje de rendimiento de este monómero se obtuvo con el líquido iónico N-metil-N-propilpiperidinio que es una sal cuaternaria de amonio y N,N-dimetil-aminopiridina como catalizador.
Otra de las ventajas de este método descubierto por dichos investigadores es que pueden reciclar el disolvente de la reacción hasta cinco veces sin grandes pérdidas en el rendimiento del monómero.
Este trabajo no sólo aporta un nuevo método para el reciclaje de plásticos sino que además representa una alternativa más para la protección del medio ambiente.

Una nueva membrana que imita los poros encontrados en las plantas tiene aplicaciones en el agua, energía y en la moderación de los cambios de clima.

Esta investigación es bastante interesante. En la revista internacional Science se anunció en octubre pasado, una nueva membrana plástica que permite que el dióxido de carbono y otras moléculas pequeñas se muevan a través de poros en forma de reloj de arena al tiempo que impide la circulación de moléculas grandes como el metano. La separación de dióxido de carbono del metano es importante en el procesamiento de gas natural y de recuperación de gas de los vertederos. Este nuevo material fue elaborado como parte de una colaboración internacional de investigadores de la Universidad de Hanyang, en Corea, la Universidad de Texas y el CSIRO, a través de su insignia “Water for a Healthy Country”. “Este plástico ayudará a resolver los problemas de separación de moléculas pequeñas, ya sea relacionadas con la tecnología de carbón limpio, la separación de los gases de efecto invernadero, el aumento de la eficiencia energética en la purificación del agua o la producción y el suministro de energía a partir de hidrógeno”. Mencionó el Dr. Anita Hill de CSIRO.
"La capacidad del nuevo plástico para separar pequeñas moléculas supera los límites de cualquier plástico convencional”. Además dijo que:"Se puede separar el dióxido de carbono del gas natural unos cientos de veces más rápidamente que las actuales membranas de plástico, haciendo su rendimiento cuatro veces mejor en términos de pureza de la separación del gas". El secreto de la nuevo plástico radica en la forma del reloj de arena de sus poros, que ayudan a separar las moléculas más rápido y utilizar menos energía que otras formas de poro. En las membranas celulares vegetales, en forma de reloj de arena los poros conocido como “aquaporins” conducen selectivamente las moléculas de agua dentro y fuera de las células, impidiendo al mismo tiempo el paso de otras moléculas, como la sal. La investigación muestra cómo el plástico se puede ajustar sistemáticamente para bloquear o pasar moléculas diferentes dependiendo de la aplicación específica. Por ejemplo, estas membranas pueden ofrecer un método de bajo consumo de energía para la extracción de la sal del agua, el dióxido de carbono a partir de gas natural, hidrógeno o de nitrógeno.

Puedes consultar más en:

http://www.scienceimage.csiro.au/mediarelease/mr07-200.html

Ánodos de baterías de litio de alto rendimiento usando nanotubos de silicio

Actualmente, hay un gran interés en el desarrollo de baterías con una capacidad de energía mayor y con un ciclo de vida duradero para aplicaciones en dispositivos electrónicos portátiles, vehículos eléctricos y dispositivos médicos. El silicio es un material ánodo con posibles aplicaciones para las baterías de litio puesto que posee un potencial eléctrico bajo y la capacidad teórica de carga más grande conocida (4,200 mAh g-1). Aunque esto es diez veces superior que los actuales ánodos de grafito y mucho más largos que los materiales óxidos y de nitruro; los ánodos de silicio tienen aplicaciones limitadas ya que el volumen del silicio cambia en un 400% al insertarse y extraerse del litio, lo cual resulta en un desvanecimiento de la capacidad y en pulverización. Lo que en esta investigación se muestra es que los electrodos de baterías hechos por nanotubos evitan estas cuestiones al acomodar largos “cultivos” de nanotubos sin pulverizar, proveyendo buen contacto electrónica y conducción.
Hasta el momento, se ha logrado la capacidad de carga teórica para ánodos de silicio, manteniendo una capacidad de descarga cercana al 75% de su máxima y con poco desvanecimiento durante el ciclo.
La investigación se public en
Nature Nanotechnology 3, 31 - 35 (2008) Published online: 16 December 2007 doi:10.1038/nnano.2007.411.

Los investigadores son: Candace K. Chan, Hailin Peng, Gao Liu, Kevin McIlwrath, Xiao Feng Zhang, Robert A. Huggins y Yi Cui.

Ceramicas Flexibles

Químicos de la Cornell University han desarrollado una nueva clase de materiales híbridos que pueden ser descritos como cerámica flexible. Podrían tener diversas aplicaciones, desde la microelectrónica a la separación de macromoléculas, como las proteínas.

Ulrich Wiesner y su equipo se vieron atraídos por la experimentación química a escala nanométrica debido a las formas simétricas y perfectas que pueden encontrarse en la naturaleza. Es el caso, por ejemplo, de la estructura elegante de las diatomeas, algas unicelulares cuyas paredes rígidas están hechas mediante poros de silicio perfectamente replicados. Para Wiesner, la manera más sencilla de imitar estos procesos naturales es utilizar polímeros orgánicos en virtud de que algunos tienen la habilidad de autoensamblarse químicamente formando nanoestructuras con diferentes simetrías. Si el polímero pudiera de alguna forma ser unido a un material inorgánico (una cerámica, especialmente un material de tipo sílice), el híbrido resultante tendría una combinación de propiedades: flexibilidad y control de estructura por parte del polímero, y funcionalidad por parte de la cerámica. Esto es lo que ha conseguido el grupo de Wiesner.

El material posee propiedades que no son sólo la simple suma de polímeros más cerámica, sino que con él se obtiene algo bastante nuevo. Hasta el momento sólo se han conseguido algunas pequeñas piezas de cerámica flexible, con unos pocos gramos de peso, en discos de petri, pero ha sido suficiente para probar las propiedades del material.

Es transparente y se puede doblar, pero posee una considerable resistencia, y a diferencia de la cerámica pura, no se quiebra. En una de sus formas, el material híbrido es un buen conductor de iones, lo que abre las puertas para su uso como electrolito de batería altamente eficiente. También podría usarse en células de combustible.