El mundo de abajo a arriba (Redes 97)

El progreso tecnológico de los últimos milenios ha hecho de la humanidad una de las especies más exitosas en términos evolutivos. Hoy estamos en la antesala de una nueva revolución: la de la nanotecnología.

En un coloquio realizado en Pamplona, Eduard Punset aprovechó la ocasión para charlar con otro de los invitados, el Nobel de Química Harold Kroto, sobre las aplicaciones de la nanotecnología y sobre cómo cambiará el mundo de abajo a arriba, manipulando la materia a escala atómica y molecular.

Fuente: Redes para la Ciencia.

Microscopio para ver detalles de media milmillonésima de metro

El ministro de energía de EEUU, Steven Chu, descubre una nueva técnica para medir la distancia entre moléculas

Una nueva técnica de microscopia óptica, capaz de distinguir detalles de media milmillonésima de metro (medio nanómetro) y eficaz para observar moléculas biológicas en acción y medir la distancia entre ellas, ha sido desarrollada por tres científicos en EE UU. Para hacerse una idea de la resolución obtenida basta tener en cuenta que un cabello mide unos 100 nanómetros de diámetro, por lo que la resolución obtenida supone un hito en microscopia óptica, y llega de la mano de un científico poco común, Steven Chu, de 62 años, no sólo por su Premio Nobel de Física (1997), sino porque, desde hace año y medio, es el ministro de Energía de Estados Unidos.

No es el primer artículo científico que el máximo responsable del Departamento de Energía (DOE) publica en Nature desde que asumió el cargo; ya lo hizo el pasado febrero, en colaboración con otros dos investigadores. Por si hay alguna duda acerca de la dirección de esta investigación por parte de Chu, es él el contacto definido por la revista como responsable del trabajo, y el correo electrónico de referencia es de el ministro (the secretary) , en la sede central del DOE.

Existen técnicas como la de microscopia electrónica y la de efecto túnel, por ejemplo, para ver objetos minúsculos, incluso átomos individuales, pero tienen la pega, para muchas aplicaciones, de que hay que someter la muestra a condiciones especiales como ultraalto vacío o congelación. En el caso de muestras biológicas, esto significa que no están en su ambiente, en sus condiciones naturales cuando uno las observa. La ventaja de la microscopia óptica es que no se necesitan esas condiciones especiales y se pueden observar los detalles de las muestras en su ambiente; la desventaja es que se tiene menos resolución. Y ahí es donde apunta, con gran éxito, el trabajo de Chu (Universidad de Stanford) y sus colegas.

Cuando uno mira con un microscopio óptico cosas minúsculas tiene que contar con un límite físico: las cosas no pueden ser mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz, porque entonces no se pueden, no se tiene resolución. Este límite llamado de difracción está en torno a 200 nanómetros y partir de ahí hay que recurrir a técnicas especiales, como marcar lo que uno quiere ver con moléculas fluorescentes. Chu y sus colegas se saltan con mucho ese límite de difracción gracias a un complejo truco mecánico/óptico en su microscopio, con moléculas marcadoras fluorescentes y un sistema de retroalimentación para ajustar la imagen de la muestra en el detector. Ellos explican en Nature cómo logran medir distancias entre moléculas con una resolución de medio nanómetro, lo que significa, explica mejorar en un orden de magnitud la capacidad de la microscopia óptica hasta ahora.

Fuente: El País.

Nanocapsule delivers radiotherapy

‘Hot’ nanocapsules can deliver targeted radiotherapy to individual organs, new research has shown.

A team, including Ben Davis and Malcolm Green of Oxford University’s Department of Chemistry, report in Nature Materials how they created a ‘cage’ out of a single-walled carbon nanotube and then filled this tube with molten radioactive metal halide salts.

Once the cage, and its cargo of salts, cooled the ends of the tube sealed to create a tiny radioactive nanocapsule with a ‘sugary’ outer surface that helps to improve its compatibility inside the body.

Using this method the team were able to create nanocapsules that could deliver a highly concentrated dose of radiation (800% ionizing dose per gram) of the kind needed for radiotherapy. They then used mice to test how these radioactive nanocapsules would be taken up by the body.

They found that the nanocapsules accumulated in the lung tissue but not in the thyroid, stomach, or bladder as occurred with ‘free’ doses of radioactive salts introduced without first being encapsulated. Even after a week in the body the nanocapsules remained stable without any significant leaking of radiation beyond the lung.

Whilst a lot of further work would be needed to create a treatment for humans, it’s the first time that researchers have shown how such a nanocapsule system for targeted radiotherapy might be made to work inside the body.

As the accompanying News & Views article notes this demonstration shows that: ‘radiosurgery at the nanoscale, from within the human body may have moved a step closer from science fiction to clinical practice.’

Image: Nanocapsules by Gerard Tobias

Fuente: Oxford University.

Llegan los robots de ADN

Arañas moleculares que pueden fabricar productos en una cadena de montaje

Los robots de ADN, moléculas con patas de esta cadena química, base de la vida, y que se mueven de un lugar a otro, son ya una realidad. Se presentan en Nature dos tipos de estas máquinas moleculares, que funcionan trasladándose de un punto de enlace biológico a otro sobre una superficie también recubierta de ADN.

El primero es una araña molecular de tres patas que puede actuar autónomamente según las claves que le suministre el ambiente por el que se mueve. Las patas de la araña son enzimas de ADN, que pueden dividir una secuencia determinada en un sustrato de ADN al estilo origami. Así con capaces de ejecutar secuencialmente acciones tales como arrancar, continuar, girar o parar, rompiendo una secuencia y pasando a la siguiente que encuentran en su camino. Cuando llega a una secuencia que no puede romper el robot se para. Esta máquina ha llegado a recorrer hasta 100 nanómetros (milmillonésimas de metro), lo que representa unas 50 divisiones.

Aunque su desarrollo presenta dificultades, estos robots tienen la ventaja de ser programables, de que se puede predecir su comportamiento biofísico y de que pueden interactuar con paisajes diseñados a voluntad, recalca el amplio equipo de investigadores estadounidenses que ha realizado el trabajo, liderados por la Universidad de Arizona.

Otro modelo es una cadena de montaje a escala nanométrica en la que los robots se mueven también sobre un sustrato de ADN tipo origami y pasan por una serie de máquinas programables que les suministran la mercancía (nanopartículas de oro). Los robots andadores tienen cuatro piernas (una de las cuales se enlaza a cada máquina cuando llega a ella), y tres manos para coger la mercancía. La cadena de montaje es de tres máquinas, cada una de las cuales da, o no da, según su programación, una mercancía distinta al andador. Así se pueden fabricar de forma controlada ocho productos distintos. Esta cadena de montaje, desarrollada por científicos chinos y estadounidenses, representa un hito en la nanotecnología con ADN, asegura Lloyd Smith, químico de la Universidad de Wisconsin, en la misma revista.

Fuente: El País.