Nanotecnología y Agricultura

A pesar de que el temor a los posibles efectos adversos sobre la salud y el medioambiente están a menudo presentes en las noticias sobre nanotecnología, científicos de Arkansas han informado de que los nanotubos de carbono (CNT) podrían ser beneficiosos para la agricultura. Su estudio, cuya publicación está prevista en el ejemplar de octubre de la revista mensual ACS Nano, descubrió que las semillas de tomate expuestas a los nanotubos de carbono germinaban más rápido y daban lugar a plantones más grandes y resistentes que otras semillas. Los investigadores sugieren que este efecto potenciador del crecimiento podría ser un boom en la producción de biomasa para biocombustibles de origen vegetal y otros productos agrícolas.

Mariya Khodakovskaya, Alexandru Biris, y otros colegas señalan que se están realizando importantes investigaciones sobre el uso de las nanopartículas en la agricultura. Los objetivos de la "nanoagricultura" incluyen mejorar la productividad de las plantas destinadas a alimentos, combustibles, etc.

El informe de los científicos es la primera prueba de que los CNT penetran a través d ella capa externa de las semillas y tienen efectos beneficiosos sobre ellas. Las semillas expuestas a los nanotubos brotaron dos veces más rápido que las de control y los plantones alcanzaron un tamaño más de dos veces superior al de los de las plantas no tratadas. Estos efectos se pueden producir porque los nanotubos penetran en la corteza de las semillas y potencias la absorción de agua, señalan los investigadores. "Este efecto positivo de los CNT que se ha observado en la germinación de las semillas podría tener un impacto económico significativo en la agricultura, la horticultura, y el sector energético, por ejemplo, para la producción de biocombustibles", añadieron.

Fuente: Nanotechnology News

Investigación sobre el efecto tóxico de los nanotubos

Un nuevo estudio realizado con ratones ha desvelado más pruebas de que los nanotubos de carbono podrían tener efectos similares a los del asbesto. El estudio muestra, por primera vez, que los nanotubos llegan a la capa externa de los pulmones al ser inhalados; al igual que el asbesto. No obstante, los investigadores señalan que hay que interpretar los resultados con precaución.

Al igual que el asbesto, los nanotubos de carbono tienen una elevada relación de aspecto; o lo que es lo mismo, son largos y delgados, lo que implica que tienen el potencial de quedarse atascados al intentar atravesar la pleura, membrada de dos capas que separa los pulmones de la pared torácica. En el caso del asbesto, las fibras se pueden acumular en esta zona, causando enfermedades en los pulmones y mesotelioma, un tipo de cáncer de desarrollo muy lento.

'No estamos diciendo que los nanotubos de carbono sean como el asbesto. Todavía no lo sabemos', señala James Bonner de la Universidad Estatal de carolina del Norte, en EEUU, quien dirigió la investigación. 'No hay pruebas de cáncer. El principal descubrimiento es que [...] los nanotubos llegan al sitio en el que se produce el mesotelioma, pero no tenemos información como para afirmar que éste se vaya a producir'.

El año pasado, surgió la preocupación por la seguridad de los que trabajan con los nanotubos, a raíz de la publicación de un artículo en la revista Nature Nanotechnology, en el que se concluía que los nanotubos podían dañar el tejido pulmonar al ser inyectados en el abdomen de ratones. El estudio, realizado por Bonner y sus colegas, proporciona, ahora, una visión de los posibles efectos de la exposición en el 'mundo real' al examinar lo que sucede cuando se inhalan los nanotubos.

La escala de tiempo (14 semanas) del experimento de Bonner no fue lo suficientemente larga como para comprobar si los nanotubos inhalados causan mesotelioma, pero el equipo observó daños en forma de fibrosis –cicatrices en la pleura–, que también se da con el asbesto. Los ratones que inhalaron nanotubos de carbono de pared múltiple desarrollaron fibrosis en unas dos semanas, al acumularse los nanotubos en células inmunológicas en una zona justo bajo la pleura. En comparación, los ratones que inhalaron nanopartículas negras de carbono sin la particular elevada relación de aspecto, no desarrollaron fibrosis.

Ken Donaldson, de la Universidad de Edimburgo, uno d ellos autores del artículo del 2008, resaltó la importancia de distinguir entre diferentes tipos de nanotubos. Según él, podría ser que los nanotubos más pequeños no causasen daños y, en cambio, los más largos causaran enfermedades. 'No estamos en posición de afirmar que este estudio tiene una relevancia genérica para todos los nanotubos, porque los hay de diferentes largos, composiciones y contaminantes'.

Bonner coincide con él y señala que los efectos tóxicos podrían incluso estar relacionados con el catalizador de níquel empleado en el crecimiento de los nanotubos, cuando otros procesos de fabricación utilizan otros catalizadores diferentes. Según Bonner será necesario realizar más estudios en los que se comparen los efectos de nanotubos de diferentes procedencias, tamaños y en dosis más bajas.

'Esta investigación contribuye a la creciente base de pruebas sobre la toxicidad de la inhalación de nanopartículas de elevada relación de aspecto', señala Steve Hankin, toxicólogo de SAFENANO, en el Instituto de Medicina Ocupacional. De forma crucial, añade, la relación entre la toxicología y el riesgo planteado por cualquier sustancia es la exposición; sin exposición, los riesgos se pueden minimizar considerablemente o incluso eliminar.

Fuente: RSC

Inversión en Nanotecnología en Rusia

Las promesas de RUSIA de invertir miles de millones en fondos públicos para desarrollar su sector nanotecnológico están siendo recibidas con cautela por las principales compañías tecnológicas británicas.

El presidente Dmitry Medvedev afirmó que su país invertirá 318.000 millones de rublos en el desarrollo de una infraestructura en nanotecnología para aumentar las exportaciones de productos construidos en Rusia con el uso de esta tecnología.
"Queremos liderar el proceso y tenemos el potencial intelectual, las habilidades organizativas y la financiación", señaló.

Sin embargo, según Oxford Instruments, una compañía británica de nanotecnología, el dinero todavía puede tardar en estar disponible.

Frazer Anderson, director de desarrollo empresarial de su sección de tecnología de plasma ubicada en Bristol, señaló: "Sus escalas de tiempo son mucho más amplias que las nuestras. Si hablan de 10.000 millones de dólares, probablemente lo harán en los próximos 10-15 años".

No obstante, Anderson afirma que su compañía ha visto un incremento en la inversión de los gobiernos de todo el mundo en tecnología como parte de sus paquetes de estímulo fiscal.

"Vemos que el presidente Obama ha incrementado los esfuerzos en la iluminación de estado sólido y la solar. Se observa lo mismo en China y la India se centra en la fotovoltaica", señaló.

Esta tendencia ha conducido a una mayor demanda del equipamiento de Oxford, utilizado para crear dispositivos nanotecnológicos o de película delgada en todo, desde los sensores de movimiento de la consola Wii de Nintendo a los LED de Osram y pura investigación en institutos como el MIT y Harvard, o el Max Planck en Alemania.

Oxford exporta el 90% de los que vende y toda la fabricación se realiza en el Reino Unido. Acaba de enviar un equipo por valor de 200 millones de libras a la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah, en Arabia Saudí.

Anderson señaló que para hacerse con trabajo en Rusia, las compañías tienen que entender el proceso de adquisiciones. Según él, el país tiene tres organismos de compra para las adquisiciones de tecnología. Los tres han sido privatizados recientemente, pero funcionan de forma similar a cuando eran propiedad del estado. La compañías británicas que deseen vender tienen que utilizar un intermediario con licencia. No obstante, estas compañías solo negociarán con agentes rusos.

El foro de tecnologías emergentes y nanotecnología del Reino Unido (UK Nano and Emerging Technologies Forum), organizado por UK Trade & Investment, se celebrará en Londres los días 3-4 de noviembre. Al evento asistirá Rusnano, una agencia rusa que financia proyectos en nanotecnología.

Fuente: The Telegraph

Sensor de monitorización de tráfico con Nanotecnología

Muchas comunidades en EEUU y Europa ha empezado a integrar sistemas de transporte inteligentes (ITS) en la infraestructura de sus sistemas de transporte para ayudar a monitorizar y gestionar la circulación y reducir los atascos. Estos sistemas también proporcionan a los profesionales del transporte las herramientas necesarias para recabar, analizar y archivas los datos que sirven para evaluar el rendimiento de estos sistemas. Una parte importante de estos ITS son los sensores de circulación que proporcionan información en tiempo real para servicios y aplicaciones como el control se los semáforos de tráfico, los contadores de las carreteras de peaje o los sistemas de navegación abordo. La precisión y fiabilidad de los sensores de circulación influyen considerablemente en la utilidad de los ITS.

Ahora, investigadores de la Universidad de Minnesota han desarrollado un material compuesto basado en nanotecnología que actúa como sensor de por sí en la monitorización del tráfico, utilizando nanotubos de carbono de pared múltiple (CNTs) piezorresistentes como mezcla. Los investigadores estudiaron, en varios experimentos, la respuesta de las propiedades piezorresistentes de este compuesto ante una tensión compresora e investigaron, con experimentos de carga vehicular, la fiabilidad de utilizar un compuesto de cemento con CNTs como sensores para la monitorización del tráfico.

"Nuestros resultados experimentales indican que hay una buenas relaciones de correspondencia entre la tensión compresora y la resistencia eléctrica del compuesto de cemento con CNTs sensores", señaló Xun Yu para Nanowerk. "Nuestro compuesto [...] también presentó respuestas excepcionales a las cargas vehiculares. Estos resultados indican que este cemento de nanocompuesto […] tiene un gran potencial para diversos usos de monitorización del tráfico como en la detección en vehículos, control de peso en movimiento y detección de velocidad d ellos vehículos".

Los resultados de la investigación se han publicado en el ejemplar en línea del 7 de octubre de 2009 de la revista Nanotechnology ("A self-sensing carbon nanotube/cement composite for traffic monitoring"). Un aspecto interesante de este trabajo es que, desde el punto de vista de la aplicación final al tráfico, el propio pavimento se convertiría en detector del tráfico, eliminando, así, la necesidad de sensores independientes para la detección de la circulación.

Los investigadores señalan la existencia de investigaciones previas sobre el uso de fibras de carbono para la fabricación de materiales compuestos de cemento piezorresistentes. No obstante, las propiedades piezorresistentes de las fibras de carbono son irreversibles puesto que su estructura se romperá ante una tensión reiterada. En cambio, los nanotubos de carbono utilizados en este caso son mucho más resistentes y tienen propiedades piezorresistentes reversibles.

Este cemento sensor funciona del siguiente modo: cuando está sujeto a una tensión/presión, los nanotubos que contiene muestran unas propiedades eléctricas que cambian con el nivel de tensión/presión, expresando una respuesta piezorresistente reversible y lineal. Los cambios en la resistencia eléctrica en función de la carga ejercida sobre el cemento se pueden medir, a continuación, con un método de dos electrodos, utilizando un polímetro digital.

Para utilizar al máximo las propiedades piezorresistentes de los CNT, éstos deben estar bien dispersos en la matriz del cemento. Los investigadores utilizaron el surfactante Dodecilbenceno Sulfonato Sódico (Na-DDBS) para contribuir a la dispersión y parece funcionar bastante bien.


Fuente: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=13009.php

Nanotecnología y la inmortalidad

La nanotecnología podría hacer inmortales a los hombres en el 2040

Ray Kurzweil, autor de los libros The Age of Spiritual Machines y The Singularity is Near: When Humans Transcend Biology, afirma que los nanobots acabarán pronto con el cáncer, almacenarán copia de seguridad de nuestra memoria y ralentizarán el envejecimiento.

En 30 o 40 años, dispondremos de máquinas microscópicas que viajarán por nuestro cuerpo, reparando las células y los órganos, para acabar con las enfermedades. La nanotecnología se utilizará también para almacenar nuestros recuerdos y personalidades.

En una entrevista realizada al escritor y futurista Ray Kurzweil en Computerworld, éste afirmó que cualquiera que esté vivo para el 2040 o 2050 podría estar cerca de la inmortalidad. El rápido avance de la nanotecnología implica que la condición humana evolucionará hacia una colaboración hombre-máquina, ya que los nanobots fluirán por nuestro torrente sanguíneo y llegarán incluso, algún día, a reemplazar a la sangre biológica.

Esto puede sonar a película de ciencia-ficción, pero Kurzweil, miembro del Inventor's Hall of Fame (salón de la fama de los inventores) y galardonado con la National Medal of Technology (Medalla Nacional de Tecnología), afirma que la investigación que se está realizando hoy en día conducirá a una época en la que la combinación de la nanotecnología y la biotecnología acabará con el cáncer, la enfermedad de Alzheimer, la obesidad y la diabetes.

Para entonces, los humanos habrán aumentado también su capacidad cognitiva natural y habrán alargado sus vidas unos cuantos años, añadió Kurzweil.

Por supuesto, a la gente todavía le puede caer un rayo en la cabeza o pueden ser atropellados por un autobús, pero se podrán reparar muchos más daños por trauma. Si los nanotubos nadan por nuestro flujo sanguíneo o llegan, incluso, a reemplazar a la sangre biológica, las heridas se podrían sanar casi inmediatamente. Sería posible reconstruir los miembros y acceder a las copias de seguridad de nuestros recuerdos y personalidad después de sufrir daños por trauma en la cabeza.

Actualmente, inversitgadores del MIT están utilizando ya las nanopartículas para dirigir unos genes exterminadores que combaten el cáncer en sus últimas etapas. La universidad informó el mes pasado que el tratamiento basado en nanotecnología eliminó, en ratones, el cáncer de ovario, considerado uno de los más mortíferos.

Y a comienzos de este año, científicos de la Universidad de Londres afirmaron haber usado la nanotecnología para eliminar las células cancerosas en ratones con genes "que deshacen los tumores", dando una nueva esperanza a los pacientes con tumores inoperables. De momento, las pruebas han mostrado que esta nueva técnica deja intactas las células sanas.

Con todos estos trabajos en marcha, Kurzweil afirma que para el 2024 añadiremos un año a nuestras expectativas de vida por cada año que pase, y en unos 35-40 años, seremos básicamente inmortales.

Según él, la adición de estas máquinas microscópicas a nuestro cuerpo no nos hará menos humanos. "Está en la naturaleza de los seres humanos cambiar lo que somos", señala Kurzweil.
Pero no eso no significa que no haya partes de este futuro que no le preocupen. Con una nanotecnología tan avanzada como la descrita anteriormente no solo vendrán beneficios, sino también peligros.

Los nanobots, explicó Kurzweil, se podrán autoduplicar y los ingenieros deberán frenar esta duplicación. "Podría ser que un nanobot con capacidad para autoduplicarse crease copias de sí mismo... y finalmente, tras 90 duplicaciones, podría devorar el cuerpo en el que se encuentra o los de todos los humanos si se convierte en una plaga no biológica", añadió Kurzweil. "La tecnología no es una utopía, sino un arma de doble filo y lo ha sido siempre desde que descubrimos el fuego por primera vez".

Fuente: Computer World

Laboratorio en un chip capaz de realizar mil reacciones químicas simultaneas

Los matraces, vasos de precipitados y calentadores podrían ser pronto algo del pasado en los laboratorios de química medicinal. En lugar de realizar unos cuantos experimentos en una mesa de trabajo, los científicos podrían simplemente colocar un microchip en un ordenador y, al instante, llevar a cabo miles de reacciones químicas, con resultados; es decir, encoger, literalmente, el laboratorio al tamaño de una uña.

Con ese objetivo, un equipo de investigadores de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), ha desarrollado una tecnología que permite realizar más de mil reacciones químicas a la vez en un microchio controlado por ordenador del tamaño de un sello, lo que podría acelerar la identificación de posibles candidatos a fármacos para el tratamiento de enfermedades como el cáncer. Los resultados de su estudio aparecen en las revista Lab on a Chip.

La investigación multidisciplinar la dirigió el Doctor Hsian-Rong Tseng, miembro del Nanosystems Biology Cancer Center, uno de los ocho Centers of Cancer Nanotechnology Excellence creados por el National Cancer Institute. Su laboratorio en miniatura utiliza microfluidos para gestionar y canalizar diminutas cantidades de líquidos y sustancias químicas. Las reacciones químicas se realizaron utilizando la química click in situ, una técnica utilizada a menudo para identificar posibles moléculas de fármacos que se enlazan con fuerza a enzimas de proteínas para activar o inhibir un efecto en la célula, y se analizaron mediante espectometría de masas.

Tradicionalmente, en un chip solo se podían realizar una cuantas reacciones químicas, pero el equipo de investigación ideó un modo para provocar reacciones múltiples, ofreciendo así un nuevo método para ver con rapidez qué moléculas de fármacos pueden trabajar de forma más eficaz con una enzima de proteína concreta. En este estudio, los científicos produjeron un chip capaz de llevar a cabo 1.024 reacciones simultáneamente, lo cual en un sistema de pruebas permitió identificar potentes inhibidores de la enzima anhidrasa carbónica bovina.

Mil ciclos de procesos complejos, entre ellos el muestreo controlado, la mezcla de una biblioteca de reactivos y el aclarado secuencial de microcanales, tuvieron lugar en el microchip y se completaron en apenas unas cuantas horas. De momento, el equipo de la UCLA se ha limitado a analizar los resultados de las reacciones de forma autónoma, pero en un futuro, pretenden automatizar también este aspecto del trabajo.

“Las preciosas moléculas enzimáticas necesarias para una sola reacción click in situ en un laboratorio tradicional se pueden dividir ahora en cientos de duplicados para realizar cientos de reacciones en paralelo, revolucionando así el procesos de laboratorio, reduciendo el consumo de reactivos y acelerando el proceso de identificación de posibles candidatos a fármacos”, señaló el Dr. Tseng. Los próximos pasos del equipo incluyen el estudio de esta tecnología de microchip para otras reacciones en las que el suministro de sustancias químicas y muestras de materiales es limitado; por ejemplo, con una clase de enzimas proteicas llamadas kinasas, que desempeñan un papel fundamental en la transformación maligna del cáncer.

El trabajo, detallado en el artículo “An integrated microfluidic device for large-scale in situclick chemistry screening” ha sido financiado por la NCI Alliance for Nanotechnology in Cancer, una iniciativa global diseñada para acelerar la aplicación de la nanotecnología a la prevención, el diagnóstico y el tratamiento del cáncer. También participaron en el estudio investigadores de Siemens Medical Solutions y de la universidad china de Wuhan. El abstract está disponible en el sitio Web de la revista.

Fuente: Physorg

Nanopartículas que matan las bacterias resistentes a los antibióticos

Nuevo material basado en nanotecnología elimina las bacterias resistentes

Loa médicos no están bien armados en la lucha contra las bacterias resistentes a los antibióticos. Es muy difícil –o, en el peor de los casos, imposible– combatir estas infecciones. Ahora, un equipo de investigadores de Münster ha desarrollado un material único, basado en nanotecnología, que elimina este tipo de bacterias.

En el trabajo participaron investigadores de la Universidad de Münster y del CeNTech (Center for NanoTechnology); la Prof. Luisa De Cola dirigió a los químicos y el Prof. Berenike Maier a los biólogos.

“Por primera vez hemos mostrado que es posible equipar a las nanopartículas con las funciones siguientes: las partículas se adhieren específicamente a las bacterias, las marcan y, a continuación, las eliminan”, señala el Dr. Cristian Strassert, del Instituto de Física de la WWU (Western Washington University), que dirigió el trabajo.

El material de partida utilizado por los investigadores son los llamados nanocristales de zeolito-L. Mediante un proceso simple y barato a estas nanopartículas se les añade un componente que permite que las partículas se adhieran a la superficie de las bacterias. Además, se equipa a las partículas con un colorante que brilla en color verde al observarlo con un microscopio de fluorescencia, lo que permite visualizar las bacterias. La eficacia de las nanopartículas se basa en el método de “terapia fotodinámica”, a través del cual la exposición a la luz pone en marcha una reacción que elimina las células bacterianas. Los investigadores añadieron también un tercer material a los nanocristales que se activa por luz roja y produce ciertas moléculas de oxígeno agresivas. Estas moléculas de oxígeno – “oxígeno singulete”– inician una reacción en cadena que destruye las células bacterianas.

Hasta ahora, las nuevas nanopartículas se han adherido por medio de una interacción electrostática a tipos de bacterias con ciertas propiedades de superficie (“gram-negativas"). Ahora, los investigadores están trabajando para lograr que se unan a otros tipos posibles de bacterias y para incrementar la especificidad de unión. En un futuro el método se podría utilizar para tratar ciertas bacterias en enfermedades localizadas.

“Además”, señaló Strassert, “estamos estudiando la posibilidad de que el método se pueda utilizar no sólo para combatir a las bacterias resistentes a los antibióticos, sino también en el tratamiento del cáncer de piel”. Para este fin, los científicos pretenden lograr que las nanopartículas se unan de forma específica a las células cancerosas. “Si lo logran, sería concebible que, en un futuro, las nanopartículas se pudieran aplicar sobre la piel en forma de crema”, señala Strassert. “Entonces, mediante la exposición a la luz, las partículas se podrían activar y destruir las células cancerosas”.

Fuente: Nanowerk