Archivos diarios: 3 marzo, 2015

Los nuevos avances científicos y tecnológicos

Los nuevos avances científicos y tecnológicosEl anuncio científico de que podríamos decirle adiós a las gafas cuando estamos frente al computador es alentador.

Scientific American, en su versión de este mes en castellano: Investigación y Ciencia, le dedicó una sección especial a los desarrollos que se avizoran. Son 10 técnicas innovadoras que apuntan  a cambiar del mundo.

La técnica llamada Crispr, podría revolucionar la genética; células controladas mediante presión que permiten dejar pasar sustancias  tales como proteínas y ácidos nucleicos; organismos transparentes que prometen avances en investigaciones biomédicas; teléfonos y tabletas que corrigen la visión, y piezas de lego a escala atómica, que revolucionarán la ciencia de los materiales.

Las nuevas tecnologías prometen además, plásticos ultraduros y reciclables; un método para obtener electricidad del aire; cómo aprovechar la energía que se pierde en forma de calor; pilas de combustible microbianas alimentadas con saliva, y videos-cámara con la resolución de un microscopio electrónico.

El Crispr, son las siglas de Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Espaciadas, haciendo referencia a las secuencias de reconocimiento que emplean las bacterias para ‘recordar’ los virus que las han infectado. Estas secuencias genéticas se estudian desde finales de los ochenta del siglo pasado.

 

Modificar material genético con facilidad
Pero fue en este siglo, cuando Emmanuelle Charpentier de la universidad de Umeå y Jennifer Doudna de Berkeley, descubrieron un mecanismo celular que permitía modificar material genético con mucha facilidad. Luego, investigadores de la universidad de Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachusetts –MIT- comprobaron que esa estrategia producía numerosos cambios en el genoma de una célula.

Esta técnica ha impulsado la industria de la ingeniería genética, permitiendo modificar animales  en pocas semanas. Este método también busca terapias contra el sida, el alzhéimer, o la esquizofrenia.

En 2009, un grupo de investigadores del MIT estaba inmerso en un experimento para inyectar nanomateriales y macromoléculas en células mediante una pistola de agua microscópica, cuando el ingeniero químico Armon Sharei se dio cuenta de que – en algunos casos – las células a las que se les disparaba agua se deformaban durante unos instantes permitiendo que los materiales penetraran en ellas. De allí surgió la idea de controlar las células mediante presión.

Así fue como Robert S. Langer, desarrolló un microchip de silicio y cristal que lleva grabados una serie de canales por donde circulan las células gracias a la presión que se ejerce sobre ellas. En el proceso se forman en la membrana minúsculos poros transitorios que dejan entrar sustancias que modifican el comportamiento de las células.

Esta técnica funciona también con células madres e inmunitarias. Los investigadores constituyeron la compañía SQZ Boitech y en poco tiempo sus productos serán usados en Francia, Alemania, Países Bajos y Reino Unido.

 

Ratones ‘transparentes’
En 2010, Viviana Gradinaru, estudiante de posgrado, estaba dedicada a obtener finos cortes de cerebro de ratón, recopilando imágenes  bidimensionales para componer una representación 3D por computador. Acostumbrada a visitar exposiciones, y viendo Mundos Corporales, se impresionó observando el sistema circulatorio humano y creyó que podía mejorar su trabajo empleando un proceso similar.

Con el grupo del neurocientífico Karl Deisseroth, logró la transparencia del ratón al marcar el virus con un agente fluorescente, que al ser inyectado en la cola del animal observaron cómo se extendía por el cerebro. La transparencia dio la posibilidad de identificar nervios periféricos que aún no se conocen muy bien y de representar la propagación de los virus hacia la barrera hematoencefálica del roedor. La técnica es prometedora y se aplicará al estudio de células madres.
Las pilas de combustible alimentadas con saliva, es un resultado experimental de Muhammad Mustafa Hussain, profesor de ingeniería eléctrica en la universidad Rey Abdala de Ciencia y Tecnología en Arabia Saudí. Pensando en aportar al desarrollo de energías renovables, le surgió la idea de una minúscula pila microbiana.

Hussain con sus colaboradores, tomó un electrodo de grafeno, cargó la celda con bacterias capaces de alimentar la saliva y en semanas tuvo una pila de casi un microvatio. Aunque la energía que da la batería es poca sí es suficiente para sistemas de diagnóstico o laboratorios en chips. El investigador colabora con compañías que imprimen órganos artificiales en 3D para integrar su pila en un riñón artificial donde los fluidos corporales proporcionan el combustible.

 

¿Adiós a las gafas?
Las pantallas correctoras de la visión, son paneles autocorrectores que permiten suprimir las gafas. La acción correctora consiste en una lámina transparente llena de pequeños orificios que cubren la pantalla y de un algoritmo que determina la posición del observador con respecto al dispositivo y distorsiona la imagen proyectada según la graduación del usuario.

Cuando la imagen distorsionada atraviesa la matriz de orificios de la cubierta transparente, la combinación de hardware y software genera errores que compensan los defectos oculares, dando una imagen nítida. Esta técnica fue desarrollada por Gordon Wetztein de la universidad de Stanford y colaboradores del MIT.

Láminas de materiales tan finas como un átomo (el grafeno es un ejemplo), pueden apilarse una encima de otra, ensamblando materiales como las piezas de un lego, permitiendo obtener sistemas con propiedades ópticas y eléctricas que antes serían imposibles. Por esta vía se aspira llegar a los soñados superconductores a temperatura ambiente.

Jeannette García, científica del laboratorio de investigación de IBM en Almaden, California, descubrió el año pasado el material bautizado con el nombre de Titán, polímero ultraduro y reciclable, apto para uso industrial. Esto será un gran alivio a la contaminación que producen los plásticos.

 

Energía a partir de vibraciones del aire

Aprovechar las vibraciones mecánicas del aire usando piezoeléctricos que conviertan esa energía en electricidad, fue una idea de Meredith Perry, estudiante de paleobiología en la universidad de Pensilvania.  Su idea lo llevó a fundar la compañía uBeam y en dos años espera despachar el primer lote de productos, aspirando en el futuro eliminar los cables y los cargadores de baterías.

La energía que se pierde por disipación de calor en los procesos industriales en un año, serviría para alimentar 10 millones de hogares. Usar esa energía no útil empleando el efecto termoeléctrico es una iniciativa de Yuan Yang y su profesor Gang Chen, ambos de la universidad de Stanford.

Tener un microscopio electrónico implica una gran inversión. Una alternativa económica nos la ofrecen David Grier, de la universidad de Nueva York y sus colaboradores, usando la técnica de microscopía holográfica y un software que resuelve con rapidez las ecuaciones que describe cómo se dispersa la luz al incidir sobre un objeto esférico. Con ello se logra tener una video-cámara que detecta nanopartículas.

Estos avances señalan todo lo que le falta a Colombia para salir del atraso científico y tecnológico.

 

 

 

Por Diego Arias Serna, Presidente Fundación Semillero Científico EAM