Nuevo método para transformar grasa humana en células madre

Transformación de grasa humana en las células madre utilizando una técnica sin virus

Según científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford, unos círculos pequeños de ADN son la clave de un modo nuevo y más sencillo para transformar las células madre obtenidas a partir de grasa humana en células madre pluripotentes inducidas para uso en medicina regenerativa. A diferencia de otras técnicas de uso común, el método, basado en las prácticas estándar de biología molecular, no utiliza virus para introducir genes en las células ni alterar permanentemente el genoma de una célula.

Los investigadores de Stanford utilizaron los denominados minicírculos --anillos de ADN de alrededor de la mitad del tamaño de los que se utilizan habitualmente para reprogramar la célula-- para inducir la pluripotencialidad en las células madre obtenidas a partir de grasa humana. Las células pluripotentes pueden ser inducidas, a continuación, a convertirse en muchos tipos de células especializadas diferentes. Aunque los investigadores planean utilizar primero estas células para entender mejor el proceso, tal vez un día, las células madre pluripotentes inducidas o células iPS para el tratamiento de enfermedades coronarias en humanos sean un punto de partida para la investigación de muchas enfermedades humanas.

"Imaginemos poder realizar una biopsia de la grasa o la piel de un miembro de una familia con problemas de corazón, reprogramar las células para pluripotenciarlas y, luego, hacer células cardíacas para estudiarlas en un plato de laboratorio", señaló el cardiólogo Joseph Wu, autor principal de la investigación, que se publicará en línea el 7 febrero en la revista Nature Methods. "Esto sería mucho más fácil y menos invasivo que tomar muestras de las células del corazón de un paciente", añadió.

Fuente: Science Daily

Implantes de silicona que generan electricidad

Implantes de silicona que generan electricidad podrían impulsar los dispositivos electrónicos

Los materiales capaces de producir electricidad son el centro de la investigación de los piezoeléctricos y la visión de máquinas y dispositivos que se autoabastecen. Los investigadores de nanotecnología todavía buscan desarrollar dispositivos nanopiezotrónicos con el potencial de convertir en electricidad la energía mecánica biológica, la energía de vibración ultrasónica/acústica y la energía hidráulica de biofluidos, demostrando una nueva vía para el autoabastecimiento de nanosistemas y nanodispositivos inalámbricos.

Los investigadores han demostrado ahora que las cerámicas piezoeléctricas de alto rendimiento se pueden transformar mediante un proceso escalable en caucho o plástico, haciéndolas flexibles sin sacrificar la eficacia de conversión de energía.

"La motivación de nuestro trabajo era, principalmente, encontrar una fuente fiable de energía para dispositivos médicos y electrónicos portátiles", señaló para Nanowerk Michael McAlpine, profesor ayudante de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Princeton. "En comparación con otros componentes electrónicos como la memoria, la CPU o los discos duros, la fuente de alimentación o batería ha sido el que ha tenido el desarrollo más lento cuando hablamos de la informática móvil. Por otra parte, el cuerpo humano es una fuente ideal de energía, si podemos aprovechar nuestros movimientos corporales, como caminar, teclear con los dedos o respirar. Esto sería especialmente conveniente para dispositivos médicos implantables como los marcapasos, ya que ahora es necesario recurrir a la cirugía para sustituir las baterías agotadas. Si pudiéramos recargar estas baterías con energía obtenida directamente del movimiento continuo de los pulmones, se podría mejorar significativamente la calidad de vida de los pacientes".

Lo que McAlpine y su equipo han fabricado son, en esencia, películas biocompatibles de goma que generan energía. Combinando con éxito la flexibilidad y la biocompatibilidad de la silicona con nanocintas de cerámicas piezoeléctricas (PZT) inorgánicas de alto rendimiento, los investigadores han creado una piezo "goma" implantable, que podría aprovechar los movimientos naturales del cuerpo, tales como respirar y caminar para abastecer de energía a los marcapasos, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos.

La goma de silicona, aprobada por la FDA, es ligera y biocompatible, y ya se utiliza para implantes cosméticos y dispositivos médicos.

Fuente: Nanowerk

Ordenadores que imitan al cerebro

Los científicos utilizan la nanotecnología para intentar construir ordenadores que imitan el cerebro

Los científicos tienen grandes esperanzas de que las nanotecnologías los acerquen a la meta de crear sistemas informáticos capaces de simular y emular la capacidad del cerebro para sentir, percibir, actuar, interactuar y pensar, mientras rivalizan con su bajo consumo de energía y tamaño compacto.

Unos investigadores de nanotecnología en Francia han desarrollado un transistor orgánico de nanopartículas híbrido que pueda simular las principales funcionalidades de una sinapsis. Este transistor orgánico, basado en pentaceno y nanopartículas de oro y denominado NOMFET (Nanoparticle Organic Memory Field-Effect Transistor), ha abierto el camino a nuevas generaciones de ordenadores inspirados en el sistema nervioso y capaces de responder de una manera similar a éste. "Básicamente, hemos demostrado que las cargas eléctricas que fluyen a través de una mezcla de un semiconductor orgánico y nanopartículas metálicas pueden comportarse de la misma manera que los neurotransmisores a través de una conexión sináptica en el cerebro", señaló para Nanowerk Vuillaume Dominique, director de investigación en el CNRS y del grupo de dispositivos y nanoestructuras moleculares del IEMN (Institute for Electronics Microelectronics and Nanotechnology).

Dominique afirma que el cerebro humano contiene más sinapsis que neuronas (en un factor de alrededor de 10.000) y, por lo tanto, si los científicos quieren escalar los circuitos neuromórficos hacia el nivel del cerebro humano, es necesario desarrollar un dispositivo a nanoescala y de bajo consumo similar a la sinapsis.

"Esto ha impulsado recientemente la investigación de los dispositivos sinápticos a nanoescala", señala Vuillaume. "De hecho, las redes neuronales ya han sido desarrolladas y se han utilizado en algunas aplicaciones. Sin embargo, aunque los chips de silicio CMOS se han diseñado y fabricado para emular el comportamiento del cerebro, este enfoque es limitado debido a que son necesarios varios transistores de silicio (al menos siete) para construir una sinapsis electrónica. En este caso, hicimos lo mismo con un único dispositivo. "La aplicación potencial de este trabajo es aumentar el rendimiento de los circuitos informáticos de redes neuronales. Por otra parte, las nanopartículas y moléculas son objetos de tamaño nanométrico adecuados para la fabricación de nanodispositivos, ya que se pueden manipular y ensamblar por medio de técnicas de abajo hacia arriba y de bajo costo (por ejemplo, el autoensamblaje); y son propensas a trabajar en sustratos flexibles de plástico.

Fuente: Nanowerk

Baterías de tejidos con nanotubos

Utilizan nanotubos de carbono para fabricar baterías a partir de tejidos. Se han convertido tejidos normales de algodón y poliéster en baterías que conservan su flexibilidad.

Esta demostración constituye un impulso para el emergente campo de las «prendas electrónicas" en el que los dispositivos están integrados en la ropa y los textiles.

El enfoque, que se basa en sumergir los tejidos en una "tinta" de diminutos tubos de carbono, se demostró por primera vez el año pasado en papel de fotocopiadora.
La nueva aplicación a los tejidos se describe en la revista Nano Letters.

Según los investigadores: "Las prendas electrónicas representan una nueva clase de materiales en desarrollo [...] que permiten muchas aplicaciones y diseños antes imposible con las tecnologías de la electrónica tradicional".

Una serie de iniciativas de investigación en los últimos años han demostrado la posibilidad de desarrollar dispositivos electrónicos que se puede incorporar en superficies flexibles e incluso transparentes.

Sin embargo, la integración de la electrónica en los tejidos ha presentado desafíos distintos, especialmente en cuanto al desarrollo de enfoques que funcionen con tejidos normales.

Ahora, Yi Cui y su equipo de la Universidad de Stanford, en los EE.UU., han demostrado que su "tinta" hecha de nanotubos de carbono --cilindros de carbono con un diámetro de apenas unas mil millonésimas partes de un metro-- puede servir como tinte para convertir fácil y económicamente una camiseta normal en una "camiseta electrónica".

La idea es la misma que describen en su trabajo con papel normal, las fibras entrelazadas de los tejidos, al igual que las del papel, son especialmente apropiadas para absorber la tinta de nanotubos, manteniendo una conexión eléctrica en toda la superficie de una prenda.

La tela simplemente se sumerge en tinta de nanotubos y, a continuación, se presiona para disminuir su grosor e incluso eliminar el revestimiento.

El tejido mantiene sus propiedades aunque se estire o se doble. Incluso aclarar las muestras en agua y retorcerlas para escurrir el agua no cambia sus propiedades electrónicas.

"Nuestro enfoque es sencillo y barato, al mismo tiempo que produce un gran rendimiento", señaló la profesora Cui para BBC News.

"Los tejidos y el papel son dos tecnologías con mil años de historia. Nosotros hemos combinado una 'alta' tecnología --la nanotecnología-- con la tecnología tradicional para producir nuevas aplicaciones".

El siguiente paso será combinar el enfoque con materiales que almacenen más energía, para crear baterías más útiles.

Fuente: BBC Technology

Nanotecnología y enfermedades coronarias

La nanotecnología hace frente a las enfermedades del corazón

Una molécula diseñada para encontrar, pegarse a las arterias endurecidas y, luego, tratarlas podría, según sus inventores, ofrecer una nueva forma de hacer frente a las enfermedades del corazón.

Los "nanoburrs", desarrollados por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), sólo apuntaron a las células dañadas en las paredes de los vasos sanguíneos.

Una vez adheridas, pueden liberar los fármacos con precisión en el lugar adecuado.
Sin embargo, la British Heart Foundation advierte que todavía faltan algunos años para que esta tecnología se utilice en los pacientes.

El endurecimiento de las arterias que irrigan el corazón o aterosclerosis puede, a la larga, puede originar bloqueos que pueden producir infartos.

El estudio publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences señala que los especialistas suelen utilizar diminutos globos para forzar la apertura de los vasos; a continuación, colocan un tubo llamado catéter en el interior para mantenerlos abiertos.

A menudo, el proceso provoca un rápido recrecimiento del tejido alrededor del catéter que puede conducir una vez más al bloqueo de la arteria; un avance reciente ha sido un catéter que libera fármacos durante un número de días después de la inserción para mantener este proceso bajo control.

El enfoque del MIT ofrece otra manera de conseguir que estos medicamentos lleguen exactamente al lugar correcto.

Sus "nanoburrs" están recubiertos con proteínas que sólo se pueden adherir a una estructura de la pared de los vasos sanguíneos denominada "membrana basal".

Esta estructura sólo es visible cuando la pared está dañada, de forma que sólo se dirigen a las secciones dañadas de los vasos sanguíneos.

Una vez en el lugar, tiene lugar una reacción para liberar el fármaco durante un período prolongado; hasta 12 días hasta la fecha.

El profesor Robert Langer señaló que esta tecnología podría atacar a cualquier enfermedad en la que la pared celular se haya visto comprometida, incluidos ciertos tipos de cáncer y otras enfermedades inflamatorias.

El profesor Peter Weissberg, director médico de la British Heart Foundation, señaló que si bien la tecnología es "prometedora", todavía quedan muchos obstáculos que superar antes de que se pueda utilizar con regularidad en pacientes.

Fuente: BBC News Health

Secretismo sobre el uso de la nanotecnología en el sector de la alimentación

La industria alimentaria ha sido criticada por el Comité de Tecnología y la Cámara de los Lores del Reino Unido por mostrarse demasiado reservada sobre su uso de la nanotecnología.

Lord Krebs, presidente de la investigación, señaló que la industria "no quiere llamar la atención" para evitar la controversia. Si bien no hay peligros claros, añadió, sí se observaron "lagunas en el conocimiento".

En su informe "Nanotechnologies and Food" (nanotecnologías y alimentación), el Comité sugiere la elaboración de un registro público de los alimentos o envases que utilicen nanotecnología.

La nanotecnología es el uso de partículas muy pequeñas, medidas en la mil millonésima parte de un metro. En estos tamaños, las partículas tienen propiedades novedosas, por lo que se está investigando activamente cómo surgen estas propiedades.
Aunque la nanotecnología ya se utiliza ampliamente en aplicaciones que van desde calcetines que no huelen a novedosos métodos terapéuticos para el cáncer, hace tiempo que se cree que es necesario realizar más investigaciones que garanticen su seguridad.

En el sector de la alimentación, la nanotecnología se puede emplear para mejorar el sabor de los alimentos e incluso para hacer que los alimentos procesados sean saludables, reduciendo la cantidad de grasa y de sal necesaria en su producción. Los lores señalaron en su informe que les parecía "lamentable que la industria alimentaria se negara a hablar sobre su trabajo en este campo".

Y añadieron que es precisamente este comportamiento que podría provocar una reacción pública en contra del uso de una tecnología que podría traer muchos beneficios para el público.

Según Lord Krebs, la industria es "muy reacia a poner las cartas sobre la mesa y proporcionar datos sobre su investigación en nanotecnología".

"Tuvieron problemas con el uso de cultivos modificados genéticamente y, por ello, no quieren llamar la atención sobre este tema. Nosotros creemos que deberían adoptar exactamente el enfoque opuesto. Si se quiere generar confianza se debe ser abierto y claro, en lugar de mostrar secretismo".

Como parte de este proceso, el Comité recomienda que la Food Standards Agency (Agencia de Normas Alimentarias) debería tener a disposición del público un listado de los alimentos y envases que utilizan nanomateriales.

Julian Hunt, director de comunicaciones de la Federación de Alimentación y Bebidas, se mostró "sorprendido" por la crítica.

"Lógicamente, hay muchas preguntas e incógnitas sobre los posibles usos futuros de las nanotecnologías en nuestro sector y todavía hay mucho trabajo por hacer por parte de científicos, gobiernos y organismos reguladores, además de la industria de alimentos y bebidas", señaló el Sr. Hunt.

"Apoyamos la recomendación del informe sobre la formación de un grupo de discusión abierto con el fin de aportar más transparencia, algo que sabemos es importante para los consumidores y, de hecho, ya estamos implicados en este tipo de iniciativas, tanto en el Reino Unido como a nivel de la UE".

El "Project on Emerging Nanotechnologies" (proyecto sobre nanotecnologías emergentes), dirigido por el Woodrow Wilson International Center for Scholars, con sede en Washington, ha encontrado que en la actualidad hay 84 alimentos o productos relacionados que utilizan nanotecnología.

La Food and Drink Federation afirma que ninguno de ellos se fabrica en el Reino Unido.

Sin embargo, a Lord Krebs y sus colegas les preocupa que, debido al secretismo de la industria, es difícil saber realmente el verdadero alcance de la utilización de la nanotecnología en los alimentos.

El informe indica que es probable que se produzca un "boom de crecimiento" en el uso de la tecnología.

Actualmente el mercado está valorado en 410 millones de dólares, pero el informe estima que la cifra aumentará más de diez veces en los próximos dos años.

El informe advierte también acerca de la insuficiente investigación que se ha llevado a cabo sobre la seguridad de la utilización de la nanotecnología en los alimentos; e insta al Gobierno a realizar más investigaciones sobre el comportamiento de los nanomateriales, especialmente en el intestino.

Fuente: BBC Science

Nanocuerpos que modifican las proteínas

Nanocuerpos que modifican la función y la forma de las proteínas

Las funciones de las proteínas están determinadas por su estructura y forma. El reconocimiento de un antígeno de una proteína por parte de los anticuerpos del sistema inmunológico puede distorsionar su forma y perturbar así su función. Un equipo de investigación dirigido por el profesor Heinrich Leonhardt, del LMU-Biocenter, el profesor Karl-Peter Hopfner, del LMU Genecenter y el biólogo de la LMU, el Dr. Ulrich Rothbauer, pudo demostrar que unos anticuerpos extraordinariamente pequeños, llamados nanocuerpos, pueden modular las propiedades de la proteína verde fluorescente (GFP) con exquisita precisión.

La GFP puede estar vinculada a otras proteínas y se utiliza para rastrear los cambios dinámicos en células vivas. La capacidad para modificar los parámetros de fluorescencia de la GFP amplía su utilidad como marcador intracelular. Más importante aún, el estudio proporciona la base estructural de cómo los nanocuerpos pueden manipular específicamente las proteínas de forma sutil, abriendo nuevas posibilidades de experimentación.

Los anticuerpos son proteínas especializadas que marcan las sustancias extrañas como objetivos para un ataque inmunológico. Esto los convierte en una herramienta ideal para la investigación y la terapia, ya que se pueden enlazar específicamente a casi cualquier estructura química. No obstante, los anticuerpos convencionales son muy grandes y tienden a agruparse en las células vivas. En cambio, los camellos y sus parientes sudamericanos (alpacas, guanacos, llamas y vicuñas) producen también unos anticuerpos considerablemente más pequeños. Los dominios de reconocimiento de estas estructuras constituyen la base de los llamados nanocuerpos que conservan su actividad de unión dentro de las células.

Para obtener nanocuerpos específicos para la GFP, el equipo de la LMU y sus colegas de la TU Darmstadt, la Universidad Libre de Bruselas y la empresa ChromoTek de la LMU, inmunizaron primero a las alpacas con la GFP; luego, transfirieron la información genética correspondiente a los anticuerpos --incluidos los específicos para la GFP-- a las bacterias. Como explica el Dr. Ulrich Rothbauer, de ChromoTek: "Estos fragmentos de anticuerpos fueron sintetizados por las bacterias y se podría comprobar su capacidad para enlazarse a la GFP. Siete de estos nanocuerpos se identificaron a partir de una amplia biblioteca de nanocuerpos”.

La GFP tiene forma de barril abierto por ambos extremos y la estructura fotoabsorbente necesaria para la fluorescencia --el cromóforo-- se forma espontáneamente en el interior del barril. La absorción de la luz conduce a la fluorescencia de color verde, dependiendo la respuesta de la conformación exacta de la proteína. Dos de los nanocuerpos tuvieron unos efectos acusados sobre la señal emitida por la GFP aislada. “La unión de uno potenció la fluorescencia hasta cinco veces, el otro la redujo hasta cuatro veces, permitiéndonos básicamente activar o desactivar la señal”, señala Rothbauer. Cómo se logra esto lo revelaron los estudios estructurales en el Genecenter: "Nuestros estudios estructurales de los complejos enlazados mostraron que un nanocuerpo empujó una región concreta de la proteína más cerca del cromóforo, mientras que el otro la alejó", explica Axel Kirchhofer, primer autor del estudio.

Para determinar si el nanocuerpo potenciador podría actuar como sensor para las proteínas enlazadas a la GFP en las células, los investigadores crearon células que sintetizaron un receptor de la hormona etiquetado con GFP en el citoplasma y expresaron el potenciador en la cara interna de la membrana nuclear. La adición de la hormona hace que el receptor se mueva hacia el interior del núcleo. "Pudimos seguir el proceso midiendo la fluorescencia inducida cuando la etiqueta de la GFP fue capturada por los nanocuerpos. Esta fructífera colaboración entre la célula y el biólogo estructural demuestra que los nanocuerpos reconocen, inducen y estabilizan conformaciones alternativas de proteínas y que se pueden utilizar para estudiar su significado funcional in vivo", señala Rothbauer.

Fuente: Nanowerk