Los científicos están reportando un avance hacia el tratamiento de enfermedades con cápsulas diminutas que contienen en lugar de contener la droga necesaria, contienen el ADN y la maquinaria biológica para la fabricación del medicamento.

En un artículo publicado en la revista Nano Letters, describen estas cápsulas de ingeniería que contienen las instrucciones codificadas genéticamente, además de la marcha de lectura y la línea de montaje para la síntesis de proteínas que pueden ser activadas con una señal externa.

Daniel Anderson y sus colegas explican que el desarrollo de unidades de producción a nanoescala para los medicamentos basados en proteínas en el cuerpo humano puede ofrecer un nuevo enfoque para el tratamiento de enfermedades. Estas unidades de producción podrían ser activadas cuando sea necesario, muy útiles por ejemplo cuando las medicinas no pueden tomarse por vía oral o son tóxicas y perjudicarían a otras partes del cuerpo.

Hasta ahora, los investigadores sólo han hecho esto con bacterias vivas que fueron diseñadas para hacer proteínas en los sitios deseados. Pero a diferencia de los sistemas bacterianos, los artificiales son modulares, y son más fáciles de modificar. Es por eso que el grupo de Anderson desarrolló un sistema artificial, que activa a distancia nanopartículas que contienen ADN y las otras “partes” necesarias para hacer las proteínas, que son los caballos de batalla de las células humanas y se utilizan como medicamentos.

Ellos describen las unidades de producción a escala nanométrica como pequeñas esferas que encapsulan maquinaria productora de proteínas, como la que se encuentra en las células vivas. Las nanopartículas resultantes producen proteínas activas en la demanda cuando los investigadores encendieron una luz láser sobre ellas.

Los autores agradecen la financiación de la Fundación Misrock, Ciencias de la Vida Fundación para la Investigación, el Instituto Nacional del Cáncer, los Institutos Nacionales de Salud y el Fondo D. María y Pierre Casimir-Lambert.

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Por primera vez, los científicos han desarrollado un material para una capa de invisibilidad que oculta los objetos utilizando una luz que es visible a los seres humanos. El nuevo dispositivo es un paso adelante en los materiales de camuflaje, según un informe publicado en la revista Nano Letters (ACS).

Xiang Zhang y sus colegas notaron que las capas de invisibilidad, que trazan ondas electromagnéticas alrededor de un objeto para que sea indetectable, están aún en su infancia. La mayoría de las capas están hechas de materiales que sólo se pueden esconder las cosas con microondas o rayos infrarrojos, que están justo por debajo del umbral de la visión humana. Para remediar esto, los investigadores construyeron un “manto de alfombras” reflexivo de capas de nitruro de silicio con óxido de silicio con un patrón especial.

El manto de alfombras puede ocultar un objeto debajo de las capas, y doblar las ondas de luz fuera de la protuberancia que hace que el objeto se vea, de manera que el manto parece plano y liso como un espejo normal. Aunque el estudio ha encubierto un objeto microscópico de menor diámetro que un glóbulo rojo, el dispositivo demuestra que puede ser capaz de esconder un objeto debajo de una capa reflectante de alfombras, dando lugar a esconder cosas mas grandes.

En contraste con las manifestaciones anteriores que se limitaban a la luz infrarroja, este trabajo hace invisibilidad real a la luz que se ve por el ojo humano posible, los autores agradecen la financiación de la Oficina de Investigación del Ejército de Estados Unidos, entre otras organizaciones, asique ya imaginarán el uso potencial que se le quiere dar a este nuevo descubrimiento.

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Un nuevo producto químico utilizado para la fabricación de materiales nanoestructurados podría ayudar a aumentar la autonomía y la fiabilidad de los coches eléctricos, gracias a la posibilidad de construir mejores baterías que podrían ayudar a estabilizar la red eléctrica.

Los investigadores del Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en Richland, WA, han desarrollado la técnica, que pueden convertir un material que normalmente no puede almacenar electricidad en uno que almacena más energía de la batería que los materiales similares que ya se encuentran en el mercado.

En el trabajo publicado en la revista Nano Letters, los investigadores muestran que la cera de parafina y el ácido oleico estimula el crecimiento de nanoestructuras de fosfato de litio-manganeso con forma de plato. Estos “nanoplatos” son pequeños y delgados, permitiendo que los electrones y los iones (átomos o moléculas con carga positiva o negativa) entren y salgan de ellos con facilidad. Esto convierte a dicho material, el cual normalmente no funciona como un material para una batería, debido a su pobre conductividad, en uno que almacena grandes cantidades de electricidad.

Cuando los investigadores midieron el rendimiento de este material, descubrieron que se podía almacenar un 10 por ciento más energía que la capacidad máxima teórica de un material de electrodo comercial comparable, por ejemplo, fosfato de hierro litio, que se utiliza en algunos híbridos y vehículos eléctricos.

El enfoque podría abrir la puerta al uso de una amplia gama de materiales para baterías, candidatos que están ahora limitados por su poca capacidad para conducir la electricidad. La investigación en el área ha alcanzado el punto en que la mayoría de los materiales para las baterías estudiados tienen una conductividad mala, dice Daiwon Choi, investigador de la energía material en PNNL. El nuevo método ofrece una manera sencilla de aumentar su conductividad, además el nuevo método podría también ser compatible con las técnicas convencionales para la fabricación de baterías.

Tanto el fosfato de litio-hierro y fosfato de litio-manganeso son atractivos para usar en los electrodos de una batería porque tienen una estructura atómica estable. Esta estructura cristalina, es mucho más estable que la estructura cristalina de materiales de electrodos utilizado en portátiles y baterías de teléfonos móviles. Como resultado, estos materiales, llamados olivinos, pueden durar mucho más tiempo que los tres años que duran los materiales de las baterías de teléfonos celulares. Algunos fabricantes afirman que las baterías de fosfato de hierro litio podrían durar más de 30.000 ciclos de carga y descarga sin perder mucho su capacidad para almacenar energía, suficiente para que las baterías duren 50 años.

En teoría, el fosfato de litio-manganeso podría durar un número similar de ciclos, porque tiene una estructura cristalina similar. Pero tiene la ventaja añadida de ser potencialmente ser capaz de almacenar 20 por ciento más energía que el fosfato de litio-hierro, ya que funciona a un voltaje más alto. Sin embargo, ha sido particularmente difícil de modificar el fosfato de litio-manganeso para superar el hecho de que es un aislante eléctrico.

Los intentos anteriores han exigido el procesamiento de materiales precursores en una solución líquida antes de crear los materiales sólidos de la batería, un proceso que es demasiado caro para la producción comercial. El nuevo método desarrollado en PNNL elimina este paso, lo que simplifica el proceso y lo hace compatible con las técnicas de fabricación existentes.

Para preparar el material, los precursores químicos, con mezcla de investigadores cera de parafina y el ácido oleico. La cera y el ácido juntos para hacer que el material precursor para formar cristales de un tamaño bien controlada y forma sin agrupar para arriba. La cera se licúa a las altas temperaturas utilizadas para procesar el material y actúa como un disolvente, que sustituye a la etapa distinta de procesamiento de líquidos utilizados en la investigación anterior.

Aunque el fosfato de litio-manganeso es atractivo ya que almacena más energía que el fosfato de litio-hierro, ambos toman una cantidad relativamente grande de energía en comparación con otros tipos de electrodos para baterías de iones de litio. Será cuestión de esperar a ver que tan rápido las automotrices centran su interés en este nuevo tipo de materiales para las baterías de sus vehículos eléctricos.

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