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Nanosensores para la detección de biomarcadores de la enfermedad de Parkinson

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Enfermedad de Parkinson Es una enfermedad neurodegenerativa,  causada por la destrucción de neuronas   de la sustancia negra y que principalmente tiene como sintomas problemas en el movimiento, pero también se producen alteraciones cognitivas, emocionales y autónomas. Recientemente investigadores  coreanos en una publicación en revista ACS Nano, detallan la fabricación de matrices de nanohilos de ZnO, sobre espuma de Grafeno en 3D, asociado a un electródo, para detectar selectivamente biomarcadores propios de la enfermedad, como Ácido úrico (UA), Dopamina (DA), y Ácido ascórbico (AA), por el método de voltametría de pulso diferencial, a partir del suero de pacientes con la enfermedad.  Esta técnica es muy importante ya que posee una alta sensibilidad y selectividad, por lo que es posible cuantificar biomarcadores a partir de una gota de sangre. A continuación un esquema del electrodo de ZnO NWA/GF para la detección de los biomarcadores.

Nanosensores-grafeno

Nanochip dentro de células vivas para medir presión intracelular

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   El estudio de células individuales, es de gran importancia en biomedicina, ya que existen muchos procesos y propiedades a nivel bioquímico, electroquímico, mecánico y térmico, que pueden ser seguidos en tiempo real, recientemente en una publicación en la revista Nature Nanotechnology, investigadores españoles han logrado por primera vez introducir un chip electrónico con sensores dentro de una célula viva, en este caso para medir la presión intracelular.

  El diseño del chip intracelular comprende un sensor mecánico rodeado por 2 membranas separadas por un espacio vacío, estas membranas actúan como espejos de reflexión paralelos, que constituye un resonador de Fabry-Perot, de forma tal que la presión externa desvía las membranas y los cambios de intervalo que a su vez, modifican la intensidad de la luz reflejada en el centro de las membranas.

 Es importante destacar que estos chips intracelulares no producen daños en las membranas celulares preservando la integridad de estas, manteniéndose las células  sanas y viables capaces de funcionar normalmente. A continuación un vídeo en donde se muestra una célula con un chip intracelular en su interior, en donde se aprecia como ésta se divide en forma normal.

Prometedor tratamiento para el cáncer al pulmón basado en nanotransportadores inhalables

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quimioterapia cáncer pulmón El cáncer pulmonar es la neoplasia con la mayor tasa de mortalidad a nivel mundial tanto en hombres como mujeres, por lo tanto el desarrollo de nuevos tratamientos a esta patología son muy relevantes, actualmente es tratado con cirugía y quimioterapia, sin embargo esta última al ser administrada indovenosamente tiene un impacto  sobre todas las células del organismo, afectando de esta manera no solo a las células tumorales sino que también a las sanas, ocasionando una serie de efectos secundarios no deseables.

 Recientemente investigadores de la Universidad de Oregon están desarrollando un   nuevo sistema de liberación de fármacos anticancerígenos inhalables utilizando nanotransportadores basados en lípidos nanoestructurados, que en su interior se encuentran drogas quimioterapeuticas ademas de  siRNA (ARN de interferencia pequeño) que cumple la función de inhibir la expresión de genes involucrados en la resistencia a fámarcos anticancerígenos como lo son las bombas que bombean el fármaco hacia el exterior de la célula cancerosas.

  Experimentos que se hicieron demostraron que el fármaco suministrado a los pulmones vía inhalación se elevó en un 83% en comparación  con un 23% vía administración vía inyección endovenosa, aumentando de esta manera la eficacia del tratamiento, de esta forma existen buenas perspectivas de ser aplicado masivamente en la población en  un futuro cercano.

Nanoesponjas camufladas para neutralizar toxinas y venenos

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 Científicos de la Universidad de California  San Diego han desarrollado unas pequeñas esponjas a escala nanométrica  (por eso son llamadas nanoesponjas) y que son capaces de absorber toxinas mortales como las de serpientes venenosas, o insectos como las arañas, además de toxinas provenientes de bacterias como las de la especie Staphylococcus aureus, este estudio fue publicado en la revista Nature Nanotechnology

 El mecanismo por el cual neutralizan las toxinas, se basa en nanopartículas insertas en un recubrimiento hecho de membranas de globulo rojo, con el fin de camuflarse y no ser reconocidas como un ente extraño frente al sistema inmunologico, lo interesante es que estas nanoesponjas neutralizarían no solo a una clase de toxina como ocurre en el caso de los antídotos, sino que a una amplia gama de toxinas cuyo mecanismo es perforar las membranas celulares de los huéspedes.

  Estos estudios han resultado exitosos en ratones en los cuales se les inyecto  nanoesponjas  y posteriormente una mortal toxina (alfa-hemolisina) proveniente del Staphylococcus aureus logrando sobrevivir el 90% de los ratones que fueron previamente inoculados con nanoesponjas,  se espera a futuro hacer pruebas en humanos. A continuación un video que ilustra este estudio.

Crean papel que repele el agua y antibacteriano

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 Papel que repele el agua con propiedades magnéticas y antibacteriano Investigadores del Instituto Italiano de tecnología(IIT) han logrado desarrollar un papel que es resistente al agua, antibacteriano, y con propiedades magnéticas, esto sin perder ninguna de las características propias del papel, es decir se puede hacer lo mismo que con cualquier otro papel, como escribir sobre él, imprimir, borrar, etc..

 Para lograr desarrollar este innovador papel, los investigadores insertaron nanopartículas en la estructura polimérica (polímero de celulosa) del papel normal y los dispersaron en una solución, el resultado es una matriz polimérica que dependiendo del tipo de nanopartícula insertada, se derivan sus propiedades, por ejemplo si se insertan nanopartículas de oxido de hierro, entonces da origen a papel magnético, si estas son de plata se genera un papel con propiedades antibacterianas.

 Este papel tiene múltiples aplicaciones en el sector industrial y salud, ya que se podrían aprovechar sus propiedades antibacterianas para envasar alimentos y para la prevención de infecciones en centros hospitalarios, por otro lado las propidades magnéticas del papel podrían ser útiles para proteger monedas, billetes y otros documentos similares, y por último las propiedades repelente al agua tienen muchas aplicaciones posibles relacionadas con la protección.

Generación de Energía eléctrica utilizando Grafeno

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El Carbono se encuentra en la naturaleza en diversas formas alotrópicas, dentro de ellas tenemos al Grafito, Diamante, Nanotubos de Carbono, Fullerenos y Carbinos, El Grafito esta compuesto por una serie de capas de estructura laminar plana (bidimensional) con espesor de un átomo, estas capas constituyen el Grafeno, en estas capas el carbono posee una hibridación sp2 que trae como consecuencia que su estructura sea un arreglo hexagonal similar a un panal de abejas, y esta estructura particular es la que confiere las propiedades mecánicas, químicas, electrónicas exepcionales con aplicaciones en todas las áreas, por lo que se le ha llamado el material del futuro, dentro de las miles de aplicaciones, recientemente un grupo de investigadores logró generar corriente eléctrica utilizando Grafeno, para ello hicieron circular agua con iones cloruro sobre la estructura laminar del grafeno, de tal forma que estos sufrieron un proceso de adsorción sobre la superficie, y el arrastre de estos iones adsorvidos en la dirección del flujo, generaron una diferencia de potencial, si bien esto se había logrado con Nanotubos de Carbono, con Grafeno el proceso es mucho mas eficiente, se espera a futuro desarrollar grandes superficies recubiertas con grafeno en las que circule algun líquido iónico, y asi generar grandes cantidades de energía, el tiempo dirá si esta fuente energética sea la energía del futuro. A continuación un video general sobre el Grafeno y sus aplicaciones.

Nanocatálisis y sus aplicaciones en la industria Química

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Nanocatálisis se refiere a la aplicación de Nanomateriales como catalizadores, este es un campo que ha experimentado un crecimiento vertiginoso, con aplicaciones tanto en Catálisis Homogénea como en Catálisis Heterogénea. Si bien la catálisis representa una antigua práctica que el hombre a llevado a cabo hace siglos, hoy ha  experimentado un renovado interés, principalmente por las interesantes propiedades que presentan estos materiales como son: su alta área superficial,  alto potencial superficial, conductividad eléctrica y resistencia mecánica.Nanocatálisis catálisis heterogénea Uno de los objetivos claves de la investigación  en  Nanocatálisis, es producir catalizadores con un 100% de selectividad, alta actividad, bajo consumo de energía, y una vida útil larga, esto se puede lograr controlando con precisión el tamaño, forma, distribución espacial, composición de la superficie, estructura electrónica, estabilidad térmica y química de las Nanopartículas individuales.

En catálisis homogénea, se utilizan como catalizadores, nanopartículas de metales de transición en soluciones coloidales, en este tipo de catálisis, las nanopartículas se dispersan finamente en una solución orgánica o acuosa, o en una mezcla de solventes.

Las nanopartículas metálicas coloidales, son catalizadores muy eficientes debido a que un gran número de átomos están presentes en la superficie de éstas. El método que se utiliza en su síntesis, es muy importante para aplicaciones catalíticas. El método de reducción empleado controla el tamaño y  forma de las nanopartículas que se forman, lo cual es muy importante en aplicaciones catalíticas.

Los Nanocatalizadores metálicos en catálisis heterogénea se preparan mediante la adsorción de nanopartículas en los soportes, que consiste en la funcionalización de los soportes para absorber las nanopartículas en ellos y la fabricación de nanoestructuras a través de técnicas litográficas.

Aplicaciones de los Nanocatalizadores en la industria Química

La utilización de Nanocatalizadores en la industria Química, proporciona una gran cantidad de utilidades, entre ellas:

1 Aumento de la selectividad y actividad de los catalizadores, mediante el control del tamaño de poro y características de las partículas
2 Sustitución de catalizadores de metales preciosos por nanocatalizadores a la medida  y el uso de los metales básicos, lo que mejora la reactividad química y reduce los costos del proceso.
3 Catálisis en el diseño de membranas puede ser útil en la eliminación  de moléculas no deseadas de gases o líquidos mediante el control del tamaño de los poros y las características de la membrana.

En vista de los numerosos beneficios potenciales que se pueden obtener a través de su uso, los catalizadores basados en Nanotecnología, han sido objeto de una atención considerable en los últimos tiempos. Muchas aplicaciones y patentes han aplicado los catalizadores nanotecnologicos, ya que produce mejoras significativas en los procesos industriales.

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