domingo, 8 de diciembre de 2013

Viruses Build Piezoelectric Nanogenerator Through Self Assembly


La nanotecnología ha abierto la posibilidad de la construcción de cosas como lo hace la naturaleza : en la nanoescala. Como tal , el biomimetismo ha sido un principio rector de la nanofabricación .

Pero a diferencia de los procesos naturales , la síntesis artificial de estructuras a nanoescala a menudo ha requerido condiciones tóxicas y costosas. Ahora los investigadores en el Instituto Superior Coreano de Ciencia y Tecnología ( KAIST ) afirman haber desarrollado un proceso de síntesis que se puede hacer de una manera más natural y sin los entornos costosos y extremas anteriormente requeridos.

Lo que los investigadores idearon utiliza un virus inofensivo , hecho por el hombre , conocido como el gen viral M13. Los investigadores modificaron de modo que actuó como una plantilla para un material piezoeléctrico , titanato de bario ( BaTiO3 ) .

La investigación, que fue publicada en la revista ACS Nano ( "Virus -Directed Diseño de un BaTiO3 nanogenerador Flexible" ) , demostró que se podría construir un alto rendimiento, nanogenerator flexible desde el material piezoeléctrico utilizando el gen viral M13 como plantilla para guiar auto-ensamblaje del dispositivo .

"Esta es la primera vez para introducir un material piezoeléctrico inorgánica bio - con plantilla a un sistema de captación de energía con alimentación propia , que puede ser realizado a través de la síntesis de materiales respetuosos del medio ambiente y eficiente", dijo el profesor Keon Jae Lee , del Departamento de Ciencia de los Materiales y Ingeniería en KAIST en un comunicado de prensa.

Pero , por supuesto, el uso de virus artificiales para guiar el auto-ensamblaje de dispositivos ha sido durante mucho tiempo la competencia de Angela Belcher en el MIT durante más de una década. No obstante , no podemos objetar que esta es la primera vez que se utilizó una plantilla de virus para crear un nano-generador . Y tiene un rendimiento de salida eléctrica bastante respetable , reclamado en el trabajo de investigación en alrededor de 300 nA y 6 voltios.

De hecho, el verdadero avance de la investigación puede ser que el método de biosíntesis que los investigadores desarrollaron KAIST podría abrir nuevas posibilidades en el autoensamblaje bio - inspirados para aplicaciones que van desde termoeléctricas en biocombustible células.

By Dexter Johnson
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Extraordinary Room-Temperature Photoluminescence in Triangular WS2 Monolayers

Extraordinary Room-Temperature Photoluminescence in Triangular WS2 Monolayers


Abstract

Abstract Image
Individual monolayers of metal dichalcogenides are atomically thin two-dimensional crystals with attractive physical properties different from those of their bulk counterparts. Here we describe the direct synthesis of WS2 monolayers with triangular morphologies and strong room-temperature photoluminescence (PL). The Raman response as well as the luminescence as a function of the number of S–W–S layers is also reported. The PL weakens with increasing number of layers due to a transition from direct band gap in a monolayer to indirect gap in multilayers. The edges of WS2 monolayers exhibit PL signals with extraordinary intensity, around 25 times stronger than that at the platelet’s center. The structure and chemical composition of the platelet edges appear to be critical for PL enhancement

Selective Excitation of Single Molecules Coupled to the Bright Mode of a Plasmonic Cavity

Selective Excitation of Single Molecules Coupled to the Bright Mode of a Plasmonic Cavity


Abstract

Abstract Image
Plasmon-based optical antennas featuring a nanometer-sized gap can enhance the photophysical properties of solid-state quantum emitters by several orders of magnitude at room temperature. However, controlling the position and orientation of an isolated emitter in a metallic resonator, at the nanometer scale, has only been achieved in scanning probe geometries. Using radially polarized cylindrical vector beams and DNA-assembled gold nanoparticle dimers, we demonstrate the reproducible interaction of single dye molecules with the bright longitudinal mode of a plasmonic cavity, achieving decay rate enhancements of 2 orders of magnitude. These results demonstrate that interfacing efficiently isolated quantum emitters and optical nanoantennas is possible on a large scale.

Wide Wavelength Tuning of Optical Antennas on Graphene with Nanosecond Response Time


Wide Wavelength Tuning of Optical Antennas on Graphene with Nanosecond Response Time

Abstract

Descripción: Abstract Image

Graphene is emerging as a broadband optical material which can be dynamically tuned by electrostatic doping. However, the direct application of graphene sheets in optoelectronic devices is challenging due to graphene’s small thickness and the resultant weak interaction with light. By combining metal and graphene in a hybrid plasmonic structure, it is possible to enhance graphene–light interaction and thus achieve in situ control of the optical response. We show that the effective mode index of the bonding plasmonic mode in metal–insulator–metal (MIM) waveguides is particularly sensitive to the change in the optical conductivity of a graphene layer in the gap. By incorporating such MIM structures in optic antenna designs, we demonstrate an electrically tunable coupled antenna array on graphene with a large tuning range (1100 nm, i.e., 250 cm–1, nearly 20% of the resonance frequency) of the antenna resonance wavelength at the mid-infrared (MIR) region. Our device exhibits a 3 dB cutoff frequency of 30 MHz, which can be further increased into the gigahertz range. This study confirms that hybrid metal–graphene structures are promising elements for high-speed electrically controllable optical and optoelectronic devices.

Keywords:

domingo, 1 de diciembre de 2013

Nano partículas ayudan a resolver misteriosos casos de infertilidad

Científicos de la Universidad de Oxford  han utilizado nano partículas para identificar los mecanismos que producen la infertilidad en diferentes casos, este proceso se llevó a cabo primordialmente en lechones. Esto consiste en que al  esperma lo sobrecargan de nano partículas de silica, que sirven como componentes que identifican, diagnostican o pueden tratar las causas de infertilidad y que a su vez, no interfieren con la función del esperma, lo cual las hace excelentes mensajeras. Más adelante, los científicos esperan poder usar estas nano partículas para tratar la infertilidad, asi como también usarlos para mandar componentes al óvulo.

Tsunami nanoescala ayuda al proceso sintonización de los grillos

Investigadores de  la Universidad de Bristol, descubrieron el mecanismo por el cual los grillos escuchan y distingen los sonido. Al ser este posesos entendido en nanoescala puede ayudar a fabricar formas de procesar señales en pequeños micrófonos o sensores.



El tímpano del grillo genera vibraciones de onda las cuales se agrupan como si fueran un tsunami y así viajan a través de la membrana de un lado al otro. Las ondas provocadas por sonidos de baja frecuencia viajan completamente a través de la membrana, en donde las células nerviosas sensibles a bajas frecuencias se pegan a la membrana. En contraste de ondas de alta frecuencia las cuales solo viajan la mitad de ese recorrido y se paran en donde se agrupan las ondas de alta frecuencia.
 La distribución de las vibraciones es diferente, la energía que contienen las ondas es amplificada a lo largo de su paso por el tímpano, al medirlo descubrieron que la energía podía aumentar hasta 56,000 su tamaño, lo cual es remarcable ya que de trata de un proceso puramente mecánico dentro de la membrana del tímpano

Efecto de cuántico Hall fue creado usando luz


Científicos de los Estados Unidos han creado el efecto cuántico de Hall usando luz en lugar de electrones, lo cual puede dar pie a entender de manera más profunda el efecto cuántico de Hall y talvez contribuir al desarrollo de circuitos fotonicos que usen luz para procesar información.


El efecto cuántico de Hall, es un fenómeno que ocurre cuando un voltaje es aplicado sobre un pliego conductor y un campo magnético es aplicado de manera perpendicular al pliego. En la mayor parte del pliego los electrones viajan en órbitas circulares cuántizadas por acción del campo magnético. Sin embargo, en la esquina de la hoja los electrones viajan alrededor del pliego en semicírculos siguiendo las imperfecciones, ya que de hacerlo en circulo se saldrían de la hoja y tendrían que volver a entrar.


Nanotecnología en el desarrollo de medicinas: concentrada en regiones neurologicas

El daño de los mecanismos médicos en el cerebro son mucho. Sin embargo con los actuales avances en el área de nanotecnología se han podido desarrollar una generación de plataformas moleculares multifuncionales, las cuales son capaces de transportar medicamentos a través de la barrera que hay entre la sangre y el cerebro, para así poder funcionar sobre células especificas dentro del cerebro, y administrar el medicamento de forma controlada, además de permitir la visualización del proceso por medio de la toma de imágenes por sistemas convencionales, permitiendo una medicina personalizada. 



Los métodos actualmente utilizados para la inyección de medicamentos en el cerebro son, riesgosos, y caros; pero existen alternativas una de ellas ea a través de la modificación de la barrera de sangre y cerebro pero esto puede llegar a ser muy riesgoso, debido a puede causar cambios hypoelectroliticos y bloquear los mecanismos que regulan la entrada de sustancias al cerebro. Sin embargo, la nanotecnología ofrece otra forma la cual es usar a las células que el cerebro permite la entrada como "caballos de troya". Las células cargadas con el medicamento, no efectivo, entran a través de la barrera sangre-cerebro, al estar ahí  tienen un cambio enzymatico o químico lo cual hace que el medicamento se vuelva activo.

Nanotecnología en la Industria alimenticia




Los alimentos nano-estructurados son aquellos que han sido cultivados, producidos, empaquetados usando técnicas o herramientas nano-tecnológicas, o han sido adicionados con nano-materiales. La nanotecnología ofrece diversos beneficios a futuro para la industria  alimenticia entre los que se abarcan diferentes usos en la conservación y empaque de alimentos, la adición de nutrientes a la comida, el desarrollo de colorantes y saborizantes más potentes, y la producción de alimentos a menores costos. Sin embargo, al igual en como se abren las oportunidades la preocupación por la salud también aparece. 






En el documento del link aparece con mayor profundidad el tema.

sábado, 30 de noviembre de 2013

Nuevo transistor de un electrón con nanotubos

Investigadores de Welzmann Institute of Science en Israel, han creado un nuevo tipo de sonda no invasiva basada en un nanotubo de carbono transistor de un solo electrón scaneado. El aparato, el cual es capaz de mostrar las propiedades eléctricas y mecánicas de los materiales con una resolución inigualable, ya fue utilizado en el estudio del movimiento mecánico de diferentes cristales.


El nuevo SET, transistor de un electrón, fue creado al colocar el nanotubo en la punta de la sonda del scan. El nanotubo actua como un punto de quantos, en el cual el numero de electrones del nanotubo, al igual que la corriente electrica fluyendo atravez de el  puede ser controlada a presición usando una rejilla de electrodos.



http://nanotechweb.org/cws/article/tech/55510

Oxido de nanografeno destruye tumores

El oxido de graneo puede ser usado como un agente de hipotermia en el tratamiento de cáncer gracias a su habilidad de absorber luz en un rango serrano al infrarrojo. Esta propiedad combinada con su naturaleza en segunda dimensión lo hace único comparado con otras nanoparticulas. Sin embargo, todavía es necesario evaluar la toxicología y el daño celular producido por el tratamiento hipotermico, el cual consiste en exponer el cuerpo a altas temperaturas (mayores a 43ºC) y combinar lo con radiación o con quimioterapia, para tratar tumores sólidos; funciona principalmente debido a que las células cancerígenas son más sensibles a la temperatura que células normales.

El equipo de investigación formado por investigadores de la Universidade de Averio en Portugal y la Universidad Complutense de Madrid, España estudiaron la exposición al lacee y el tiempo de radiación a la célula y encontraron que la temperatura después de irradiar células previamente añadidas con oxido de grafeno aumentaron de mejor manera con radiación lazer que con tiempo de exposición, sin contar que con el aumento del lazer la muerte celular  lleva a un aumento de citosina que se libera en el medio.
Lo cual abre camino para  controlar el tipo de muerte celular que ocurre.



http://nanotechweb.org/cws/article/lab/55457

Metasuperficie plasmologica produce el holograma 3D mas pequeño que existe actualmente

Investigadores de la universidad de Birmingham en el Reino Unido y de PAderborn University en Alemania son los primeros en generar un holograma 3D usando “Metasuperficie”. Consiste en una colleción de nanorods de oro en los cuales el perfil de luz puede ser codificado. El holograma tiene el tamaño de 500 x 500 nm lo cual le permite codificar más información que los hologramas tradicionales.

La metasuperficie fue creada por la colección de nonorods de oro orientados sin dirección especifica usando litografía de haz de electrones. cada uno de los nanorods soporta la resonancia plasminogena por lo cual funcionan como una pequeña antena óptica , así cada nanorod colecta luz polarizada y la emite con un  retraso pero polarizada en la dirección contraria

Shuang Zhang el lider de la investigación, explica que si esta superficie es eliminada con corriente de luz polarizada, la imagen 3D será formada por la transmisión de los caminos de la luz

Grafeno tiene potencial para la producción de agua potable

 Las membranas oxidad del grafeno pudieran ser usadas para la destilación del agua potable, usándolas como un nanofiltro debido a su impermeabilidad. A través de la perforación de agujeros de tamaño apropiado o uniendo membranas de copos de grafeno con la separación indicada. 

El video de la siguiente pagina explica el tema

Nanopartículas con la capacidad de curar problemas en el hígado



En Seul, Korea se han desarrollado polímeros biodegradables, polyketals, capaces de encapsular nutrientes o proteínas hidrófobas. Segun el Dr. Kim los polyketals al ingerirse no liberar productos inflamatorios y su síntesis es relativamente simple.
Actualmente, se concentran en agregarles los nutrientes que permiten combatir los problemas de hígado, incorporando catalasa, la cual cataliza la descomposición del peróxido de hidrogeno en oxigeno en agua. Sin contar que al ser estas partículas adicionadas al alimento solo actúan ante los macrófagos, los cuales causan la inflamación del hígado, no ante otras células.

viernes, 29 de noviembre de 2013

Libro en el ADN

La proeza de escribir el Quijote en la cabeza de una cerilla ha quedado superada. Los genetistas George Church y Sriram Kosuri, de laUniversidad de Harvard en Boston, acaban de escribir un libro en una molécula de ADN, el mismísimo material genético que los seres vivos usamos como base de datos desde hace 3.000 millones de años. ElADN se revela así como el soporte más compacto, con una densidad de información muy superior a la de los chips de silicio. Tendría su gracia que el futuro de la nanotecnología acabara estando en la biología.
El sistema ideado por los científicos de Harvard —cuyo departamento lleva el significativo nombre de Instituto Wyss de Ingeniería Inspirada en la Biología— es demasiado caro para resultar viable comercialmente por el momento. Requiere sintetizar moléculas de ADN con la secuencia requerida (atccagtt...) y después leerlas (secuenciarlas, en la jerga), ambas cosas con muy alta precisión. Sin embargo, los costes de sintetizar y secuenciar ADN están cayendo en picado desde hace años, y de forma acelerada, por lo que el archivo de datos en ADN puede alcanzar la viabilidad económica en unos años más. La investigación se publica en Science.
Y todo lo demás son ventajas. El ADN permite empaquetar la información con una densidad —cantidad de bits empaquetados por unidad de espacio— que no tiene competidor conocido en la computación convencional ni en la cuántica. No se mide en megas (megabytes, o millones de bytes) ni en gigas (miles de millones de bytes); ni siquiera en teras (billones de bytes) ni en petas (miles de billones de bytes). Hay que medirla en exas (exabytes, o trillones de bytes). En concreto, un gramo de ADN puede empaquetar 455 exabytes, superando a los discos duros actuales en un millón de veces.
Otra ventaja del ADN es su estabilidad. No tanto en los sistemas vivos, como las bacterias o las células humanas, en los que va acumulando mutaciones (cambios de letra) cada vez que se replica. Pero los científicos de Boston no utilizan células vivas en su sistema: sintetizan, manejan y archivan las moléculas de ADN en el tubo de ensayo. La reciente lectura de los genomas del mamut y del hombre de neandertal demuestra que el ADN aguanta en un estado legible al menos 40.000 años. Quizá los chips duren más, pero llevará tiempo demostrarlo.
Church señala aún otra ventaja más: “El papel biológico esencial del ADN provee acceso a las enzimas naturales que sirven para escribirlo y leerlo, y garantiza que el ADN se mantendrá como un estándar de lectura de datos en cualquier futuro previsible”. Hay futuros previsibles en los que no existirá Intel ni Windows, ni siquiera Silicon Valley, pero no hay ninguno en que no existan los sistemas de codificación y lectura de ADN. Ninguno, esto es, salvo la extinción masiva de la vida en la Tierra.
El libro que Church ha elegido para inmortalizarlo en su cabeza de cerilla genética merece mención aparte. “Consideramos varios posibles textos digitales”, explican los genetistas, “incluyendo algunos clásicos que ya se utilizaron para otros avances del almacenamiento de datos, como la Historia de dos ciudades, de Dickens”.
Pero al final Church se decidió por el borrador del libro que él mismo publicará en octubre, Regénesis, que lleva uno de esos subtítulos que nadie podrá rechazar: “Cómo la bilogía sintética va a reinventar la naturaleza y a nosotros mismos”. Church ha inventado de esta forma el marketing genético, o utilización del ADN como campaña de lanzamiento editorial. En octubre sabremos si funciona.
Las técnicas de síntesis y secuenciación de ADN han experimentado avances espectaculares en la última década, y entre los más importantes está su exponencial abaratamiento. El coste de sintetizar ADN —o escribir la información que se quiere almacenar— está cayendo a un ritmo de cinco veces al año, y el de secuenciar, o leer la información, se divide cada año por 12. El coste de los soportes electrónicos solo se divide por 1,6 cada año.
Las técnicas que han puesto a punto los investigadores de Harvard, que representan el estado del arte, o al menos del arte comercialmente disponible, tienen incluso ahora un coste 100.000 veces menor que las primeras que se utilizaron para estos propósitos, hace 15 años. A este ritmo, es cuestión de unos pocos años que el archivo de información en moléculas de ADN empiece a ser rentable, al menos para almacenamiento de muy larga duración.
Church partió, como queda dicho, del borrador de su propio libro Regénesis, que tiene 53.426 palabras, en versión html, el lenguaje estándar de Internet. Su punto de partida, por tanto, es una ristra de unos y ceros, el código binario que, en último término, manejan las tripas de todos los ordenadores.
El paso siguiente es convertir esa ristra de unos y ceros en una molécula de ADN del mundo real, que es como convertir una información abstracta en un objeto físico. Este sistema, como otros anteriores, aprovecha que el ADN es, literalmente, un texto: una ristra de letras (bases, en la jerga) cuyo significado depende del orden exacto que ocupan en la ristra, como el significado de una novela depende del orden exacto de las letras en el texto.
El ADN consiste en largas ristras de cuatro tipos de bases (a, g, c y t, por las iniciales de sus nombres químicos). Usando palabras de dos bases, solo salen 16 (4 elevado a 2) palabras distintas. Con palabras de tres bases, salen 64 (4 elevado a 3) palabras distintas, y esta es justo la estructura del código genético real, donde cada palabra de tres bases significa un aminoácido (los bloques con que se construyen las proteínas).
El sistema de los científicos de Boston se desentiende de esas sutilezas biológicas y se limita a traducir cada cero de la información binaria por las bases ‘a’ o ‘c’; y cada uno de la ristra binaria por las bases ‘g’ o ‘t’. El resultado no tiene ningún significado biológico. Solo significa un libro.

Nanotubos defectuosos

Investigadores de la Universidad del País Vasco UPV/EHU han desarrollado y patentado una nueva fuente emisora de luz basada en nanotubos de nitruro de boro defectuosos.
   En un comunicado, fuentes de la UPV/EHU han indicado que el investigador Angel Rubio y sus colaboradores han sacado "el máximo partido a los defectos estructurales de los nanotubos de nitruro de boro" y el resultado es esta nueva fuente emisora de luz, "fácilmente integrable en la tecnología microelectrónica actual".
   Según ha indicado, el nitruro de boro es un material prometedor en el ámbito de la nanotecnología, gracias a "sus excelentes propiedades aislantes, resistencia y estructura bidimensional parecida al grafeno".
   Además, ha señalado que los investigadores han demostrado que aplicando un campo eléctrico perpendicular al nanotubo, "se puede conseguir y controlar de manera sencilla que éste emita luz en todo el espectro que va desde el infrarrojo al ultravioleta lejano".

Bio-micro-nano salud

El nuevo plan de estrategia económica y competitividad del Gobierno vasco marca la energía, la fabricación avanzada y la convergencia bio-micro-nano en la salud como las tres prioridades estratégicas en la aplicación de la especialización inteligente europea RIS3 en Euskadi en las empresas vascas.
   En una jornada celebrada este miércoles dirigida a la empresa vasca sobre 'Nuevos productos y servicios a través de la Hibridación', organizada por SPRI y Gaia, Clúster vasco de tecnologias electrónicas y de la información, el director general de SPRI, Alexander Arriola, ha expuesto la visión del Gobierno vasco respecto a considerar criterios y prioridades en la aplicación de la especialización inteligente, proceso RIS 3, en las empresas vascas, con "un claro objetivo de apoyo a la transformación productiva, la generación de empleo y el bienestar a medio-largo plazo en nuestro territorio".
   La implicación del tejido empresarial vasco en este ámbito de búsqueda de nuevos productos-servicios a través de nuevas estrategias de investigación e innovación es "objetivo indispensable tanto para garantizar retos y oportunidades de los mercados, como para lograr la tan necesaria reactivación económica de Euskadi", ha dicho.
   Tras un proceso inicial de reflexión y debate para la definición de una estrategia de modernización, competitividad, especialización y diversificación de la economía vasca, Arriola ha destacado como  prioridades al proceso de especialización inteligente la manufactura avanzada, energía y convergencia micro-bio-nano para la salud.
   La aplicación de esta nueva estrategia, ha dicho, "debe ser equilibrada y transversal, dirigida a sectores fuertes en especialización y capacitación, como manufactura avanzada y energía, combinándolas con una apuesta del tejido empresarial en un ámbito tecnológico alto y con potencial de crecimiento".
   Asimismo, ha incidido en que "esta apuesta trasversal de la industria productiva debe trasladar y vincular sus capacidades científico-tecnológicas a la fabricación en tecnologías facilitadoras, combinando materiales, nanotecnología, microtecnología, tecnología de fabricación avanzada y TICs en un abanico de sectores industriales altamente representativos de la economía vasca".
   Según ha señalado, la energía como sector prioridad de la estrategia RIS 3 "radica en su apoyo a los distintos eslabones de la cadenas de proceso de generación, transporte, distribución y aplicación a la industria en general".
   La convergencia micro-bio-nano, por su parte, ha explicado, "se apoya en una apuesta sostenida histórica como es la red  científico-tecnológica vasca, con capacidades de alto nivel competitivo que permitirán aplicarse en la diversificación de la economía con alto potencial y gran valor añadido". Su aplicación permitirá "abrir mercados de oportunidad en nuevos sectores para empresas actuales y de nueva creación", ha añadido.
   Esta apuesta sectorial "completa" como estrategia de especialización inteligente, busca "fortalecer un sector industrial que combina los principales eslabones de la cadena de valor, competitivos y que dan respuesta a retos y oportunidades estratégicas a nivel local e internacional", ha precisado.


Leyes de fricción

The frictional characteristics of nanotextured surfaces cannot be fully described by the framework of Amontons' laws of friction, according to new research from the University of Bristol, published in ACS Nano.
Nanostructured surfaces are increasingly used in modern miniaturised devices, where nanosized surface features with well-defined geometry and dimensions are incorporated for tailored functionality and properties. It is thus crucially important to understand frictional properties of such nanostructured surfaces.
In order to assess  data obtained on nanostructured surfaces, scientists have hitherto resorted to the laws of friction described by French physicist Guillaume Amontons in 1699 – particularly the concept of friction coefficient (that is, the ratio between friction and applied load) devised for interpreting the phenomenological macroscopic frictional behaviour of rubbing surfaces.
From violin playing to earthquakes, stick-slip frictional behaviours are widespread in macroscopic phenomena. Using a nanosized AFM (atomic force microscope) tip to scan across a nanodomed , the Bristol researchers revealed sustained stick-slip frictional instabilities under all the velocity and load regimes studied. A linear dependence between the amplitude sf of these frictional oscillations and the applied load was found, leading to the definition of the slope as the stick-slip amplitude coefficient (SSAC).
The scientists thus propose that the frictional characteristics of nanotextured surfaces cannot be fully described by the framework of Amontons' laws of friction, and that additional parameters (for examples sf and SSAC) are required when their friction, lubrication and wear properties are important considerations in related nanodevices.

Nanocapsula eliminadora de alcohol

Una nanocápsula compuesta por dos enzimas empaquetadas en una película de polímero consigue reducir los niveles de alcohol en sangre en ratones. El ensayo, que han dirigido investigadores chinos de la Universidad Nankai de Pekín y la de California en Los Ángeles y publicaNature Nanotechnology, abre una posibilidad de un futuro tratamiento y prevención de la borrachera en humanos.

En el trabajo se han utilizado dos enzimas con nombres descriptivos: la alcohol oxidasa (que oxida el alcohol) y la catalasa (que rompe el peróxido de hidrógeno, resultado de la acción de la anterior). El primer descubrimiento es que el efecto solo se consigue si se dan ambas enzimas conjuntas. Por eso los investigadores casi venden como el gran avance el haber desarrollado el proceso para poner envolver ambas en una película de polímero.
Para probar el efecto preventivo, se dio el tratamiento a los ratones y se los alimentó con alcohol. La concentración de este en sangre a las tres horas era un 37% inferior a los del grupo de control, que no recibieron la combinación.
Para demostrar el efecto terapéutico, primero se emborrachó a los ratones y, a los 30 minutos, se les inyectó el preparado. La reducción de alcohol en sangre y la concentración de indicadores de año hepático fue muy inferior en estos animales que en los que solo recibieron el alcohol.

El trabajo es un primer paso para en un futuro usar estos tratamientos en humanos.

Francotiradores de la Medicina

Entregar fármacos directamente a las células cancerígenas, dejando intactas a las sanas y evitando así los devastadores efectos secundarios de la quimioterapia, es hoy una realidad.
El genio se llama Robert Langer y dirige en el MIT uno de los más prestigiosos laboratorios de ingeniería biomédica del mundo.

"Cuando realizaba una estancia post-doctoral con el Dr. Judah Folkman en el Hospital Infantil de Boston, allá por los años 70, descubrimos las propiedades anti-cancerígenas del cartílago de tiburón; pero lo que más despertó mi curiosidad es que los medicamentos más prometedores contra el cáncer, que funcionaban con células en cultivo, eran ineficaces al introducirlos en el organismo: las enzimas los degradaban en cuestión de minutos" Dijo Langer. Robert se dio cuenta de que en muchas ocasiones el problema no estaba realmente en el fármaco, sino en la forma de administrarlo por lo cual debían buscar nuevas maneras de administrarlo.


Los "mensajeros" desarrollados por Robert Langer comenzaron tomando forma de redes de polímeros, con poros de tamaño nano métrico. Posteriormente fueron evolucionando hasta derivar en nano partículas y otros sofisticados dispositivos. Su más reciente descubrimiento, de un microchip capaz de efectuar la liberación programada del fármaco y de ser controlado remotamente desde el exterior, promete una revolución sin precedentes en la medicina.

transformation of DNA

Nature builds flawless diamonds, sapphires and other gems. Now a Northwestern University research team is the first to build near-perfect single crystals out of nanoparticles and DNA, using the same structure favored by nature.

"Single crystals are the backbone of many things we rely on—diamonds for beauty as well as industrial applications, sapphires for lasers and silicon for electronics," said nanoscientist Chad A. Mirkin. "The precise placement of atoms within a well-defined lattice defines these high-quality crystals.
"Now we can do the same with nanomaterials and DNA, the blueprint of life," Mirkin said. "Our method could lead to novel technologies and even enable new industries, much as the ability to grow silicon in perfect crystalline arrangements made possible the multibillion-dollar semiconductor industry."
His research group developed the "recipe" for using nanomaterials as atoms, DNA as bonds and a little heat to form tiny crystals. This single-crystal recipe builds on superlattice techniques Mirkin's lab has been developing for nearly two decades.
In this recent work, Mirkin, an experimentalist, teamed up with Monica Olvera de la Cruz, a theoretician, to evaluate the new technique and develop an understanding of it. Given a set of nanoparticles and a specific type of DNA, Olvera de la Cruz showed they can accurately predict the 3-D structure, or crystal shape, into which the disordered components will self-assemble.
Mirkin is the George B. Rathmann Professor of Chemistry in the Weinberg College of Arts and Sciences. Olvera de la Cruz is a Lawyer Taylor Professor and professor of  and engineering in the McCormick School of Engineering and Applied Science. The two are senior co-authors of the study.
The results will be published Nov. 27 in the journal Nature.
The general set of instructions gives researchers unprecedented control over the type and shape of crystals they can build. The Northwestern team worked with gold nanoparticles, but the recipe can be applied to a variety of materials, with potential applications in the fields of materials science, photonics, electronics and catalysis.

A single crystal has order: its crystal lattice is continuous and unbroken throughout. The absence of defects in the material can give these crystals unique mechanical, optical and electrical properties, making them very desirable.

Nanotubos de un metro

A la temperatura correcta, y con el catalizador adecuado, no hay ninguna razón para que no se pueda hacer crecer sin defectos un nanotubo de carbono de una sola pared, que, siendo 50.000 veces más delgado que un cabello humano, alcance sin embargo un metro de largo.

Esa valoración es el resultado de un estudio en el cual se ha explorado un mecanismo de autorreparación que podría hacer posible un crecimiento tan extraordinario como el descrito. El crecimiento hasta longitudes tan grandes es importante para diversas aplicaciones potenciales.

La investigación la han llevado a cabo científicos de la Universidad Rice en Houston, Texas, la Universidad Politécnica de Hong Kong y la Universidad Tsinghua de Pekín, en China las dos últimas.

El equipo de Boris Yakobson, Feng Ding, Qinghong Yuan y Zhiping Xu ha determinado que el hierro es el mejor y el más rápido entre los catalizadores comunes para la reparación de los defectos topológicos (anillos con demasiados átomos o menos de los necesarios) que inevitablemente surgen a veces durante la formación de los nanotubos y que afectan a sus valiosas propiedades electrónicas y físicas.

Las energías asociadas con cada átomo de carbono determinan cómo se posiciona en un nanotubo. Pero se ha venido manteniendo un largo debate entre los científicos sobre lo que realmente sucede en la superficie de contacto entre el catalizador y un tubo en crecimiento.
Los resultados del nuevo estudio aportan algunas pistas sobre esto, y además sugieren que mediante un control lo bastante estricto de las condiciones en las que crecen los nanotubos es viable ayudarlos a autocorregir sus defectos sobre la marcha, de tal modo que el proceso de formación conduzca a nanotubos perfectos, sin necesidad de arreglos posteriores. Los errores en la colocación de los átomos son detectados y corregidos en una fracción de milisegundo, antes de que se conviertan en parte de la pared del nanotubo.

Los investigadores también han conseguido determinar por medio de simulaciones que cuanto más lento es el crecimiento, más largo puede ser un nanotubo perfecto. Un nanotubo que crezca aproximadamente a 1 micrómetro por segundo a unos 400 grados centígrados posiblemente podría alcanzar el metro de longitud.

Nanomaquinas como tejido muscular

Por vez primera, se ha conseguido sintetizar un conjunto de miles de nanomáquinas ensambladas capaz de producir un movimiento de contracción coordinado de cerca de 10 micrómetros, similar al producido por las fibras musculares.

Este novedoso trabajo, a cargo de un equipo encabezado por Nicolas Giuseppone, profesor de la Universidad de Estrasburgo en Francia, proporciona una validación experimental de un enfoque biomimético cuyo concepto ha sido debatido y madurado durante varios años en el campo de las nanociencias.

Los resultados obtenidos usando el enfoque biomimético podrían conducir al desarrollo de numerosas aplicaciones en la robótica, en la nanotecnología para el almacenamiento de información, en la medicina para la síntesis de músculos artificiales, o en el diseño de nuevos materiales que incorporen en su estructura a nanomáquinas dotadas con innovadoras propiedades mecánicas.

La naturaleza fabrica numerosas estructuras bioquímicas complejas que se pueden describir como máquinas moleculares. Estas máquinas, conjuntos muy complejos de proteínas, participan en funciones esenciales de los seres vivos, tales como el transporte de iones, la síntesis de ATP (molécula de abastecimiento energético), y la división celular.

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Se ha conseguido sintetizar un conjunto de miles de nanomáquinas ensambladas capaz de producir un movimiento de contracción coordinado de cerca de 10 micrómetros, similar al producido por las fibras musculares. (Foto: © Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA)

Nuestros músculos son controlados por el movimiento coordinado de estas nanomáquinas proteicas, que sólo actúan de modo individual a distancias del orden de un nanómetro. Sin embargo, al combinarse miles de ellas, esas nanomáquinas amplifican el movimiento conjunto resultante de tal modo que éste alcanza las magnitudes comunes de nuestros movimientos corporales cotidianos.

El equipo de Giuseppone ha logrado sintetizar largas cadenas poliméricas incorporando, vía enlaces supramoleculares, miles de nanomáquinas, cada una capaz de producir un movimiento linear telescópico de aproximadamente un nanómetro. Bajo la influencia del pH, sus movimientos simultáneos permiten que la cadena completa de polímero se contraiga o extienda unos 10 micrómetros, amplificando así el movimiento en un factor de 10.000.

Se han realizado mediciones precisas de este logro en colaboración con el equipo dirigido por el físico Eric Buhler del Laboratorio de la Materia y los Sistemas Complejos (CNRS - Instituto Charles Sadron / Universidad París Diderot) en Francia.

Bosque de nanocables

Puntos cuánticos en un bosque de nanocables, ¿la receta para una célula solar óptima?

Usar partículas exóticas llamadas puntos cuánticos como la base de una célula fotovoltaica no es una idea nueva, pero los dispositivos de este tipo creados hasta ahora aún no convierten la luz solar en energía eléctrica con una eficiencia lo bastante alta. Un nuevo enfoque propuesto por un equipo de investigadores, insertar los puntos cuánticos en un bosque de nanocables, promete brindar una mejora significativa.

Los sistemas fotovoltaicos basados en diminutos puntos cuánticos coloidales tienen varias ventajas potenciales respecto a otros enfoques para crear células solares: Los puntos cuánticos se pueden fabricar mediante un proceso que funciona a temperatura ambiente, ahorrando energía y evitando complicaciones asociadas al procesamiento a alta temperatura del silicio y otros materiales tradicionalmente usados en sistemas fotovoltaicos. Los puntos cuánticos se pueden crear a partir de materiales baratos y abundantes que no requieren una purificación notable, como sí la necesita el silicio. Y es factible aplicar puntos cuánticos a una amplia gama de materiales baratos e incluso flexibles para substratos, como por ejemplo plásticos ligeros.

Sin embargo, al diseñar estos dispositivos, surge un conflicto grave. Existen dos necesidades contradictorias para obtener un sistema fotovoltaico eficaz: Se necesita que la capa absorbente de una célula solar sea delgada para que permita que las cargas pasen con facilidad de los sitios donde se absorbe la energía solar hasta los cables que trasmiten la corriente. Pero también se necesita que sea lo bastante gruesa como para absorber la luz de manera eficiente. Mejorar el rendimiento en una de estas áreas tiende a empeorar el de la otra.

Ahí es donde puede ser útil añadir nanocables de óxido de zinc. Estos nanocables tienen la conductividad suficiente para extraer cargas con facilidad, y son lo bastante largos como para brindar la profundidad necesaria para la absorción de la luz. Así lo ha demostrado el equipo de Joel Jean, Moungi Bawendi, Silvija Gradecak y Vladimir Bulovic, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, Estados Unidos.

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Un conjunto de nanocables de óxido de zinc. (Imagen: Cortesía de Jean, et al. / Advanced Materials)

El resultado es un aumento del 50 por ciento en la corriente generada por la célula solar, y un aumento del 35 por ciento en la eficiencia general. Una ventaja de los sistemas fotovoltaicos basados en puntos cuánticos es que se les puede ajustar para que absorban luz con un rango mucho más amplio de longitudes de onda que el de los dispositivos convencionales.

Ésta es una demostración preliminar de un principio que, mediante un mejor conocimiento de los detalles de funcionamiento del mismo, así como posteriores optimizaciones, puede llevarnos a nuevos tipos prácticos y baratos de dispositivos fotovoltaicos, tal como valora el equipo de Jean.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han intervenido Sehoon Chang, Patrick Brown, Jayce Cheng y Paul Rekemeyer.

Conductor 100% eficiente


Will 2-D Tin be the Next Super Material?


Theorists Predict New Single-Layer Material Could Go Beyond Graphene, Conducting Electricity with 100 Percent Efficiency at Room Temperature
November 21, 2013
Menlo Park, Calif. — A single layer of tin atoms could be the world’s first material to conduct electricity with 100 percent efficiency at the temperatures that computer chips operate, according to a team of theoretical physicists led by researchers from the U.S. Department of Energy’s (DOE) SLAC National Accelerator Laboratory and Stanford University.
Researchers call the new material "stanene," combining the Latin name for tin (stannum) with the suffix used in graphene, another single-layer material whose novel electrical properties hold promise for a wide range of applications.
"Stanene could increase the speed and lower the power needs of future generations of computer chips, if our prediction is confirmed by experiments that are underway in several laboratories around the world," said the team leader, Shoucheng Zhang, a physics professor at Stanford and the Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES), a joint institute with SLAC. The team’s work was published recently in Physical Review Letters.
The Path to Stanene
For the past decade, Zhang and colleagues have been calculating and predicting the electronic properties of a special class of materials known as topological insulators, which conduct electricity only on their outside edges or surfaces and not through their interiors. When topological insulators are just one atom thick, their edges conduct electricity with 100 percent efficiency. These unusual properties result from complex interactions between the electrons and nuclei of heavy atoms in the materials.
“The magic of topological insulators is that by their very nature, they force electrons to move in defined lanes without any speed limit, like the German autobahn,” Zhang said. “As long as they’re on the freeway – the edges or surfaces – the electrons will travel without resistance.”
In 2006 and 2009, Zhang’s group predicted that mercury telluride and several combinations of bismuth, antimony, selenium and tellurium should be topological insulators, and they were soon proven right in experiments performed by others. But none of those materials is a perfect conductor of electricity at room temperature, limiting their potential for commercial applications.
Earlier this year, visiting scientist Yong Xu, who is now at Tsinghua University in Beijing, collaborated with Zhang’s group to consider the properties of a single layer of pure tin.
“We knew we should be looking at elements in the lower-right portion of the periodic table,” Xu said. “All previous topological insulators have involved the heavy and electron-rich elements located there.”
Their calculations indicated that a single layer of tin would be a topological insulator at and above room temperature, and that adding fluorine atoms to the tin would extend its operating range to at least 100 degrees Celsius (212 degrees Fahrenheit).
Ultimately a Substitute for Silicon?
Zhang said the first application for this stanene-fluorine combination could be in wiring that connects the many sections of a microprocessor, allowing electrons to flow as freely as cars on a highway. Traffic congestion would still occur at on- and off-ramps made of conventional conductors, he said. But stanene wiring should significantly reduce the power consumption and heat production of microprocessors.
Manufacturing challenges include ensuring that only a single layer of tin is deposited and keeping that single layer intact during high-temperature chip-making processes.
“Eventually, we can imagine stanene being used for many more circuit structures, including replacing silicon in the hearts of transistors,” Zhang said. “Someday we might even call this area Tin Valley rather than Silicon Valley.”
Additional contributors included researchers from Tsinghua University in Beijing and the Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids in Dresden, Germany. The research was supported by the Mesodynamic Architectures program of the Defense Advanced Research Projects Agency.
SLAC is a multi-program laboratory exploring frontier questions in photon science, astrophysics, particle physics and accelerator research. Located in Menlo Park, California, SLAC is operated by Stanford University for the U.S. Department of Energy Office of Science. To learn more, please visit www.slac.stanford.edu.
The Stanford Institute for Materials and Energy Sciences (SIMES) is a joint institute of SLAC National Accelerator Laboratory and Stanford University. SIMES studies the nature, properties and synthesis of complex and novel materials in the effort to create clean, renewable energy technologies. For more information, please visitsimes.slac.stanford.edu.
DOE’s Office of Science is the single largest supporter of basic research in the physical sciences in the United States, and is working to address some of the most pressing challenges of our time. For more information, please visit science.energy.gov.

Herramienta multi-nano


Domingo, 24 noviembre 2013
NANOTECNOLOGÍA


Se desarrolla en Europa una nueva herramienta multi-nano


Desde la microelectrónica a las ciencias biológicas, la nanotecnología, también denominada a veces “fabricación molecular”, juega un papel clave en muchas áreas de la vida moderna. A medida que nuevos descubrimientos van mejorándola y ampliando su gama de aplicaciones, su importancia va en aumento. Además, hay que tener en cuenta que esta tecnología no sólo ofrece grandes beneficios a la sociedad, sino que encierra un enorme potencial para hacer más competitiva la industria europea.
Sin embargo, para hacer el mejor uso posible de la nanotecnología, los investigadores y las empresas necesitan contar con las herramientas más avanzadas y eficaces. FIBLYS y UnivSEM, han conseguido un gran avance en este ámbito gracias a la creación de un aparato que, tal y como apunta uno de los líderes del proyecto UnivSEM, el Doctor Jaroslav Jiruse, de la empresa checa TESCAN, es "la navaja suiza multiusos de la nanotecnología”. Desarrollada para su uso comercial por FIBLYS, esta máquina está siendo mejorada en la actualidad por UnivSEM.

El radical avance logrado por la herramienta "multi-nano” de la FIBLYS/UnivSEM ha permitido que, por primera vez, se pueda utilizar una sola máquina para llevar a cabo una serie de procesos que anteriormente requerían el uso de varias.

Procesos como la formación -mediante la combinación de fuerza atómica y microscopía electrónica- de imágenes de alta potencia microscópica de material preparado; el análisis  de muestras mediante diversos métodos, su manipulación, su modificación y la creación de nuevas estructuras (por ejemplo, mediante corte, perforación o depósito) son ahora posibles con un único aparato.

Esto permite ahorrar tiempo, ya que las muestras no tienen que ser trasladadas de un dispositivo a otro, y dinero, puesto que diversos equipos -cuyo valor puede alcanzar varios millones de euros- puedan ser reemplazados por uno solo.

Por otra parte, al no tener que mover las muestras, se elimina el riesgo de contaminación o de oxidación de las mismas. "Esto también implica que los investigadores pueden estar seguros de que están trabajando siempre sobre la misma área de la muestra", comenta el Doctor Jiruse.

En el corazón de la herramienta “multi-nano” hay dos microscopios que proporcionan imágenes detalladas de la muestra. El primero es un microscopio electrónico de barrido, que posee un inmenso poder de aumento. Para hacerse una idea de lo que esto representa, ha de tenerse en cuenta que la ampliación de un área de 10x10 nanómetros para convertirla en una imagen de 10x10 centímetros, equivaldría a un aumento de una huella humana en la Luna hasta transformarla en una imagen del tamaño de la propia Luna. El segundo microscopio, un microscopio de fuerza atómica, revela la estructura atómica tridimensional de la muestra estudiada.


Otra parte fundamental es un rayo iónico concentrado, que tiene la capacidad de modificar la muestra - por ejemplo, grabándola, cortándola o moliéndola -, para ver su interior, o de preparar una sección transversal para el análisis. También se puede utilizar para depositar capas de material adicional sobre la muestra y, de esta manera, crear nuevos materiales o estructuras. "Un área donde esto es de interés actualmente es la de la tecnología de las células solares, para el desarrollo de nuevas superficies" explica el coordinador del proyecto UnivSEM, el Doctor Jiruse.

Todo ello se ve completado por una serie de dispositivos de análisis, que utilizan técnicas, como la espectroscopia de dispersión de energía de rayos X o la difracción 3D Electron Backscatter, así como por un espectrómetro de masas a tiempo de vuelo (TOFMS) lo suficientemente sensible como para analizar moléculas a un nivel de partes por millón (ppm). Anteriormente, este tipo de espectrómetro tenía que ser alojado en otra máquina independiente, grande y cara, por lo que su incorporación a esta nueva herramienta era uno de los grandes retos de FIBLYS - UnivSEM. (Fuente: ASECOM)


Más información
http://noticiasdelaciencia.com/not/8848/se_desarrolla_en_europa_una_nueva_herramienta_multi_nano/

Nanomedicina contra el cancer.

Se trata de la nanomedicina catalítica una disciplina que permite inyectar partículas de algunos nanómetros (millonésimas de milímetro) en un tumor cerebral para matar células cancerosas, una por una.
López trabaja en su casa y no en el laboratorio de alguna institución debido a que hace casi dos años sufrió un infarto cerebral que afectó la movilidad de su cuerpo.
Sin embargo, su proyecto continua por medio del teléfono, internet y las visitas constantes de su equipo de colaboradores del Laboratorio de Nanotecnología que sostiene la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM).
La nanomedicina catalítica tiene sus raíces en una cinta de ciencia ficcón, de acuerdo con Dianey Clavijo, profesora en la Universidad Nacional de Colombia y en Unisanitas, "en 1966, se estrenó El viaje fantástico, película donde, para salvar la vida de un científico, un equipo médico es miniaturizado e inyectado en el cuerpo del hombre. 
Pasaron varias décadas para que la ciencia ficción pudiera ser real. El primer avance ocurrió en 1981, cuando los físicos Gerd Binnig y Heinrich Rohrer crearon el primer microscopio de efecto túnel que, por medio de una aguja delgada, puede observar átomos individuales. Más tarde, se descubrió que el "efecto túnel" podía servir para manipular materia a nivel atómico.
El siguiente paso ocurrió en 1991, cuando el japonés Sumio Iijima encontró que, con electricidad, podían manipularse átomos de carbono para crear tubos microscópicos.
Nadrian C. Seeman, doctor de la Universidad de Nueva York, diseñó un aparato capaz de interactuar con el material genético de un organismo para manipularlo, lo cual abrió paso a la intervención directa en las células de un ser vivo.

Las tijeras moleculares
La nanotecnología tiene efectos curativos de diferentes maneras: en unos casos, puede insertarse en una célula y liberar un medicamento; en otros, una nanopartícula puede intervenir directamente en el funcionamiento de una célula enferma. Incluso, al ser bañada con radiación, es capaz de emitir calor y matar a una célula defectuosa.
El ataque de las células 
El glioblastoma múltiple, una enfermedad elegida por la doctora López para tratar con nanotecnología, es un cáncer de tratamiento incierto.
Un estudio realizado por médicos del Hospital Ángeles del Pedregal, en la Ciudad de México, encontró que se trata de un cáncer de cerebro poco común (entre 2.5% y 5% de todos los casos).
La idea de López es inyectar en el tumor algunos miligramos de nanopartículas; no obstante, queda una duda: ¿cómo identifican las nanopartículas a las células enfermas? De acuerdo con la doctora Mayra Álvarez, una de sus colaboradoras, las células cancerosas tienen características químicas especiales en su superficie que las hacen receptivas a las nanopartículas, por lo que solo aquellas enfermas permiten su paso.

"Pasamos dos años probando decenas de sustancias para encontrar la que reaccionara positivamente contra las células tumorales", señala Álvarez.

A pesar de ello los resultados en ratones han sido sorprendentes. "A los 30 días de la inyección de las nanopartículas, el tumor se reduce entre 50 y 80%. Incluso, en los ratones que hemos dejado vivir más, el tumor prácticamente ha dejado de existir".

Sin embargo, pasará tiempo antes de que las nanopartículas de la doctora López estén disponibles en el mercado. Actualmente, están preparando el protocolo clínico para someter el tratamiento a pruebas con humanos; después, iniciará un proceso de cuatro etapas de pruebas que llevarán, tal vez, hasta cuatro años más. 

El equipo de Tessy López no solo está trabajando en combatir el cáncer de cerebro. En forma paralela, trabaja en terapias contra la epilepsia y el mal de Parkinson. 

Efectos nanomédicos

Las nanopartículas pueden combatir el cáncer de diversas maneras:
1) Entrega de medicamentos. Gracias a su tamaño, pueden encerrar dosis de medicamento que pasan por las barreras de las células cancerosas.

2) Reacción energética. Las nanopartículas metálicas dentro de una célula cancerosa reaccionan al ser bañadas con radiación, lo cual crea calor, que destruye la célula cancerosa.

3) Interferencia celular. Las nanopartículas dañan la célula enferma por dentro y precipitan su muerte