miércoles, junio 28, 2006

Desalinación con nanotecnología

Un método barato para beber el agua del océano

Según un artículo publicado el 12 de junio de 2006 en Technology Review, un sistema de desalinización del agua que utiliza membranas de nanotubos de carbono podría reducir de forma significativa el coste de purificación del agua del océano. Esta tecnología podría ser una posible solución a la falta de agua, tanto en áreas con pocas fuentes de agua dulce en los EEUU, como en el resto del planeta, donde la falta de agua potable es una de las principales causas de enfermedad.

Las nuevas membranas, desarrolladas por investigadores del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL), podrían reducir el coste de desalinización en un 75%, en comparación con los métodos de osmosis inversa utilizados hoy en día. Estas membranas, que clasifican las moléculas por tamaño con fuerzas electrostáticas, podrían servir también para separar varios gases, pudiendo dar lugar a formas económicas de capturar el dióxido de carbono emitido por las centrales eléctricas y evitar, así, su entrada en la atmósfera.

Los nanotubos de carbono utilizados por los investigadores son láminas de átomos de carbono enrolladas de forma tan ceñida que sólo caben siete moléculas de agua a través de su diámetro. Su pequeño tamaño hace que sean buenos para separar moléculas y, a pesar de sus diminutas dimensiones, estos nanoporos permiten que el agua fluya a la misma velocidad que por poros mucho más grandes, reduciendo la cantidad de presión necesaria para que el agua pase a través de ellos y ahorrando, posiblemente, energía y costes en comparación con la osmosis inversa con membranas convencionales.

Según las ecuaciones clásicas, las tasas de flujo a través de un poro se reducirían a medida que disminuye el diámetro, sin embargo, el equipo del LLNL ha medido velocidades del flujo del agua hasta 10.000 veces superiores a las pronosticadas por dichas ecuaciones. “Contradice totalmente a la intuición”, afirma el ingeniero químico del LLNL Jason Holt, cuyos descubrimientos se publicaron en el ejemplar del 19 de mayo de Science. “A medida que se disminuye el tamaño del poro se produce un enorme incremento en la tasa de flujo”.

Los sorprendentes resultados se podrían deber al suave interior de los nanotubos o a la física a esta diminuta escala. En cualquier caso, son necesarias más investigaciones para entender los mecanismos implicados.

Para hacer las membranas, los investigadores partieron de láminas de silicio recubiertas con un catalizador de nanopartículas metálicas que hace que los nanotubos crezcan verticalmente muy juntos y en línea. Una vez que han crecido, los espacios que quedan entre los nanotubos se rellenan con nitruro de silicio, un material cerámico que proporciona estabilidad y ayuda a que la membrana se adhiera a la lámina de silicio subyacente. El conjunto de nanotubos actúa como una red de poros, permitiendo que pasen el agua y ciertos gases, mientras retiene las moléculas de mayor tamaño y los conjuntos de moléculas.

Holt calcula que estas membranas podrían llegar al mercado en los próximos cinco o diez años. Y añade que el reto está en producir cantidades de estos materiales de membrana que se puedan utilizar para la desalinización, la separación de gases, etc.
Finalmente, estas membranas se podrían adaptar a una gran variedad de aplicaciones, desde farmacéuticas a alimentarias, donde se podrían utilizar, por ejemplo, para separar los azúcares, afirma Olgica Bakajin, coautora y física del LLNL.

Fuente: Technology Review
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lunes, junio 26, 2006

Nanotecnología y cremas solares

Reacción muy variada ante una petición que solicita a la FDA la retirada del mercado los protectores solares basados en nanotecnología

Según un artículo publicado en Small Times el 30 de mayo de 2006, grupos ecologistas, sanitarios y de consumidores han solicitado a la Food and Drug Administration (FDA) la retirada del mercado de los bronceadores y protectores solares que contienen nanopartículas, mientras no se demuestre que son seguros. La petición, formulada el 16 de mayo, solicitaba también la realización de pruebas de seguridad de estos nanoproductos antes de su salida al mercado, así como de pruebas de toxicidad específicas de la nanotecnología y el etiquetado obligatorio donde se especifique que se trata de nanoproductos. La reacción ante esta petición ha sido muy variada.

Un representante del sector defiende que los bronceadores son seguros, y los expertos académicos afirman que no hay suficientes pruebas de que puedan producir efectos negativos como para retirarlos del mercado. La FDA, por su parte, ha dicho que responderá a la petición, pero ha rehusado hacer ningún comentario.

Los ingredientes de los bronceadores sobre los que alertan estas organizaciones son las nanopartículas de dióxido de titanio y de óxido de zinc, de tamaño inferior a 100 nanómetros. Según Friends of the Earth (uno de los grupos que ha realizado la solicitud), no está claro si unas partículas de este tamaño podrían atravesar la piel intacta, pero hay estudios que sugieren que partículas de hasta 7.000 nanómetros pueden atravesar la piel si hay alguna brecha, como por ejemplo, un corte al afeitarse o acné.

Según Kristen Kulinowski, directora del consejo internacional en nanotecnología de la Universidad de Rice, retirar del mercado los productos sería prematuro, pero afirma que querría ver más datos de la inocuidad que defienden las empresas.
Vicki Colvin, que estudia la toxicidad de las nanopartículas en la Universidad de Rice, destaca la importancia de que se incluya en el etiquetado todo lo que contiene un nanoproducto, de lo contrario “no podemos hablar sobre ellos, ni siquiera diseñar nuestros propios test para evaluar lo que está disponible en el mercado, pues desconocemos lo que llevan”.

El informe de Friends of the Earth advierte también de que algunas cremas faciales y suavizantes contienen fullerenos y afirma que está demostrado que éstos últimos pueden causar “lesiones cerebrales” en peces y dañar las células hepáticas humanas. Sin embargo, Colvin, que realizó el estudio de las células hepáticas, señala que se trataba de un cultivo de células y que hay un abismo entre un estudio de este tipo y uno realizado con un animal de verdad. Además, según ella el estudio de los peces no demostró un daño cerebral propiamente dicho, sino un incremento de las llamadas especies de oxígeno reactivo (ROS) en el cerebro, como reacción a las partículas.
Los consumidores, por su parte, están intranquilos. Según Lisa Archer, de Friends of the Earth, ya han recibido numerosas llamadas pidiendo un listado de marcas que desarrollen sus productos sin nanomateriales.

George Kimbrell, abogado de International Center for Technology Assessment (otro de los grupos que presentó la solicitud ante la FDA), espera que esto sirva al menos para que la FDA adopte una postura en el tema de la nanotecnología.

Fuente: Smalltimes

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martes, junio 06, 2006

Nuevo material plástico capaz de atraer y repeler el agua

Según un artículo publicado el 30 de mayo de 2006 en la versión en línea de Technology Review, un nuevo material podría ser la solución para las regiones áridas en las que el acceso al agua potable es limitado.

Los científicos han dado a conocer numerosas aplicaciones para las superficies superhidrofílicas (que atraen el agua) y superhidrofóbicas (que la repelen) entre las que se incluyen, por ejemplo, lentes y parabrisas que no se empañan o cristales y prendas de ropa autolimpiables. Lo sorprendente es que, mediante un proceso de fabricación sencillo y versátil, un grupo de científicos del departamento de ingeniería y ciencias de los materiales del MIT ha conseguido reunir estas dos características totalmente opuestas en una única superficie.

Para obtener este nuevo material, Robert Cohen, Michael Rubner y sus colegas construyeron primero una lámina nanoestructurada formada por capas alternas de polímeros con carga positiva y negativa y nanopartículas de sílice. Debido a la estructura de la lámina y a un revestimiento de fluorosilano céreo, el agua se separa en gotas con forma de esferas casi perfectas que resbalan fácilmente por la superficie. Posteriormente, añadieron las regiones superhidrofílicas (a las que se pega el agua), aplicando un polímero de naturaleza hidrofílica en las zonas elegidas.
[Ver imágenes de este nuevo material dual].

Esta capacidad de fabricar superficies con unas zonas que atraen con fuerza el agua y otras que la repelen podría derivar en un método eficaz para recoger agua potable, algo extremadamente beneficioso en regiones áridas, donde el acceso al agua potable es difícil y considerablemente reducido.

Para ello, las zonas hidrofílicas del material captarían la humedad del aire y reunirían las gotas de agua, acumulándola hasta que alcanzase las zonas hidrofóbicas, por donde resbalaría hasta un canal de recogida.

Según Andrew Parker, biólogo de la Universidad de Oxford y del Museo de Historia Natural de Londres, esta nueva tecnología inspirada en el escarabajo del desierto “multiplicaría por diez el agua recogida, en comparación con las ineficaces mallas de fibra de polipropileno utilizadas actualmente por los habitantes de estas regiones áridas”. Si hubiera un modo sencillo de añadir este nuevo material a los tejados de las casas de este tipo de regiones, se podría garantizar fácilmente el suministro de agua, afirmó.

Pero la idea de Rubner va más allá, al añadir a la zona hidrofílica un agente antibacteriano que descontamina el agua a medida que ésta se va acumulando, de modo que el agua recogida finalmente es potable y apta para consumo. Mediante esta técnica, los investigadores lograron eliminar las bacterias dañinas más comunes en tan solo 4 minutos.

Este material se podría utilizar también en la fabricación de nuevos tipos de dispositivos de pruebas médicas y síntesis químicas.

Fuente: Technology Review
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domingo, junio 04, 2006

Detector de infarto y Alzheimer con nanotecnología

Un artículo de Technology Review nos informa que a finales de este año saldrá a la venta un nuevo dispositivo basado en nanotecnología que podrá detectar desde síntomas de infarto de miocardio a enfermedades genéticas como el Alzheimer.

Según un artículo de New Scientist un nuevo detector ultrasensible de proteínas y ADN podría salvar muchas vidas al detectar enfermedades infeccionas y genéticas en sus primeras etapas, antes de que se conviertan en malignas o se extiendan. Las dos ventajas que ofrece son su precio relativamente bajo y su simplicidad, lo que permitirá realizar en hospitales y ambulatorios pruebas de diagnóstico que hoy en día sólo se practican en laboratorios especializados. Además, debido a su extraordinaria sensibilidad, puede incluso detectar signos de enfermedad que pasarían desapercibidos para los dispositivos actuales.

El nuevo detector, desarrollado por Nanosphere, en Northbrook (Illinois), y basado en la investigación de Chad Mirkin, profesor de química de la Universidad de Northwestern, ya se ha utilizado en varios laboratorios de investigación y tan sólo le falta la aprobación de la Administración de Alimentos y Fármacos (FDA) de EEUU para su comercialización. Por ello, se espera que esté disponible en el mercado a finales de este año.

[Ver imágenes del proceso seguido por el detector de proteínas y ADN de Nanosphere].

Según Bill Moffitt, CEO de Nanosphere, gracias al detector los médicos primero sabrán si los pacientes tienen un rasgo genético que les haga propensos a la formación de coágulos de sangre durante una operación quirúrgica, ayudándoles a prevenir apoplejías; y a continuación, a la espera de los resultados de los ensayos clínicos en curso, el dispositivo podría diagnosticar cardiopatías que anteriormente eran imposibles de detectar, así como ayudar a los investigadores a diagnosticar y desarrollar tratamientos para el Alzheimer, al detectar niveles de proteínas indicadoras en sangre en unas concentraciones “imposibles de detectar por medio de cualquier otra tecnología”.

Cada año unos 100.000 pacientes que presentan síntomas similares a los de un infarto de miocardio son enviados de vuelta a sus casas sin tratamiento debido a que los métodos disponibles actualmente no pueden diagnosticar algunos infartos. Un 20% de estas personas muere en un mes y para el resto el riesgo de sufrir un infarto de miocardio en el año venidero es elevadísimo. Según Moffitt, el nuevo dispositivo de Nanosphere, basado en nanopartículas de oro, detecta la proteína liberada durante un infarto de miocardio en concentraciones mil veces más pequeñas que las que pueden detectar los métodos actuales y, por tanto, puede ayudar a los médicos a diagnosticar y tratar dichos infartos.

Esta tecnología ya se ha utilizado para detectar, en una muestra de sangre, una proteína supuestamente asociada a las primeras etapas del Alzheimer. "Si se confirma que este marcador es indicativo de un comienzo de Alzheimer, significará que hemos desarrollado un sencillo análisis de sangre para esta enfermedad", afirmó Moffitt. Esto se sabrá en un par de años.

Por desgracia, todavía no existe tratamiento para el Alzheimer, pero una herramienta como esta, que proporcionase un diagnóstico definitivo, sería un gran avance, pues permitiría descartar la enfermedad en pacientes que presentan síntomas de demencia originados por otros factores. Por otra parte, semejante capacidad de diagnóstico permitiría desarrollar y probar nuevos medicamentos para esta enfermedad.

Fuente: Technology Review

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