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Nanorobots para la salud humana

24.01.2001

Actualmente, se está investigando intensamente para crear dispositivos microscópicos del tamaño de una molécula, los llamados nanorobots, que pueden, por ejemplo, nadar a través de los vasos sanguíneos humanos, limpiar sus paredes de depósitos de colesterol, matar células cancerosas nacientes o sintetizar nuevas sustancias. .

En biología, los motores de proteínas que se encuentran en una célula viva se conocen desde hace mucho tiempo. Como combustible, estos motores utilizan el combustible químico de todos los seres vivos: el ácido trifosfórico de adenosina (ATP). Gracias a ellos, la transferencia de diversas sustancias a la célula, el trabajo de los músculos, se utilizan incluso al copiar el ADN.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Cornell, dirigido por Carlo Montemagno, utilizó la enzima AT Phase para crear un nanomotor. Es un complejo de varias proteínas que trabajan juntas para producir ATP. Parece un cilindro con un diámetro de 12 nm y la misma altura y consta de seis proteínas ensambladas alrededor de un solo eje. AT Phase transforma el movimiento de protones dentro de la estación de energía de la célula - mitocondrias en una rotación mecánica del eje.

Este movimiento ayuda a formar ATP. Además, la acción de la ATPasa es reversible: si se suministra ATP a este motor cilíndrico, lo "quemará" y el eje comenzará a girar. La eficiencia de este nanomotor es cercana al 100%. "Si este motor fuera del tamaño de un hombre", dice Montemagno, "podría hacer girar un poste de madera de 2 km de largo a 1 rpm".

Otro grupo de investigadores de la Universidad de Tokio ha desarrollado un "engranaje" subminiatura con una altura de no más de 1 nm. Consta de tres partes: un ion metálico y dos moléculas de porfirina, un compuesto cíclico complejo que incluye clorofila, conocida por su capacidad para convertir la luz en sustancias orgánicas.

A cierta temperatura, el ion atrae moléculas de ambos lados y, bajo la influencia de la luz y el voltaje eléctrico, comienzan a girar.

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Máquina para aclarar flores en jardines. 02.05.2024

En la agricultura moderna, se están desarrollando avances tecnológicos destinados a aumentar la eficiencia de los procesos de cuidado de las plantas. En Italia se presentó la innovadora raleoadora de flores Florix, diseñada para optimizar la etapa de recolección. Esta herramienta está equipada con brazos móviles, lo que permite adaptarla fácilmente a las necesidades del jardín. El operador puede ajustar la velocidad de los alambres finos controlándolos desde la cabina del tractor mediante un joystick. Este enfoque aumenta significativamente la eficiencia del proceso de aclareo de flores, brindando la posibilidad de un ajuste individual a las condiciones específicas del jardín, así como a la variedad y tipo de fruta que se cultiva en él. Después de dos años de probar la máquina Florix en varios tipos de fruta, los resultados fueron muy alentadores. Agricultores como Filiberto Montanari, que ha utilizado una máquina Florix durante varios años, han informado de una reducción significativa en el tiempo y la mano de obra necesarios para aclarar las flores. ... >>

Microscopio infrarrojo avanzado 02.05.2024

Los microscopios desempeñan un papel importante en la investigación científica, ya que permiten a los científicos profundizar en estructuras y procesos invisibles a simple vista. Sin embargo, varios métodos de microscopía tienen sus limitaciones, y entre ellas se encuentra la limitación de resolución cuando se utiliza el rango infrarrojo. Pero los últimos logros de los investigadores japoneses de la Universidad de Tokio abren nuevas perspectivas para el estudio del micromundo. Científicos de la Universidad de Tokio han presentado un nuevo microscopio que revolucionará las capacidades de la microscopía infrarroja. Este instrumento avanzado le permite ver las estructuras internas de las bacterias vivas con una claridad asombrosa en la escala nanométrica. Normalmente, los microscopios de infrarrojo medio están limitados por la baja resolución, pero el último desarrollo de investigadores japoneses supera estas limitaciones. Según los científicos, el microscopio desarrollado permite crear imágenes con una resolución de hasta 120 nanómetros, 30 veces mayor que la resolución de los microscopios tradicionales. ... >>

Trampa de aire para insectos. 01.05.2024

La agricultura es uno de los sectores clave de la economía y el control de plagas es una parte integral de este proceso. Un equipo de científicos del Consejo Indio de Investigación Agrícola-Instituto Central de Investigación de la Papa (ICAR-CPRI), Shimla, ha encontrado una solución innovadora a este problema: una trampa de aire para insectos impulsada por el viento. Este dispositivo aborda las deficiencias de los métodos tradicionales de control de plagas al proporcionar datos de población de insectos en tiempo real. La trampa funciona enteramente con energía eólica, lo que la convierte en una solución respetuosa con el medio ambiente que no requiere energía. Su diseño único permite el seguimiento de insectos tanto dañinos como beneficiosos, proporcionando una visión completa de la población en cualquier zona agrícola. "Evaluando las plagas objetivo en el momento adecuado, podemos tomar las medidas necesarias para controlar tanto las plagas como las enfermedades", afirma Kapil. ... >>

La amenaza de los desechos espaciales al campo magnético de la Tierra 01.05.2024

Cada vez más oímos hablar de un aumento en la cantidad de basura espacial que rodea nuestro planeta. Sin embargo, no son sólo los satélites y las naves espaciales activos los que contribuyen a este problema, sino también los desechos de misiones antiguas. El creciente número de satélites lanzados por empresas como SpaceX no sólo crea oportunidades para el desarrollo de Internet, sino también graves amenazas a la seguridad espacial. Los expertos ahora están centrando su atención en las posibles implicaciones para el campo magnético de la Tierra. El Dr. Jonathan McDowell, del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, destaca que las empresas están desplegando rápidamente constelaciones de satélites y que el número de satélites podría crecer hasta 100 en la próxima década. El rápido desarrollo de estas armadas cósmicas de satélites puede conducir a la contaminación del entorno de plasma de la Tierra con desechos peligrosos y una amenaza a la estabilidad de la magnetosfera. Los restos metálicos de los cohetes usados pueden alterar la ionosfera y la magnetosfera. Ambos sistemas desempeñan un papel clave en la protección de la atmósfera y el mantenimiento ... >>

Solidificación de sustancias a granel. 30.04.2024

Hay bastantes misterios en el mundo de la ciencia y uno de ellos es el extraño comportamiento de los materiales a granel. Pueden comportarse como un sólido pero de repente se convierten en un líquido que fluye. Este fenómeno ha llamado la atención de muchos investigadores, y quizás por fin estemos más cerca de resolver este misterio. Imagínese arena en un reloj de arena. Por lo general, fluye libremente, pero en algunos casos sus partículas comienzan a atascarse, pasando de líquido a sólido. Esta transición tiene implicaciones importantes para muchas áreas, desde la producción de drogas hasta la construcción. Investigadores de EE.UU. han intentado describir este fenómeno y acercarse a su comprensión. En el estudio, los científicos realizaron simulaciones en el laboratorio utilizando datos de bolsas de perlas de poliestireno. Descubrieron que las vibraciones dentro de estos conjuntos tenían frecuencias específicas, lo que significa que sólo ciertos tipos de vibraciones podían viajar a través del material. Recibió ... >>

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KATRIN ayudó a pesar los neutrinos 25.09.2019

Los neutrinos se pueden atribuir a las partículas subatómicas más extrañas. Debido a la masa muy pequeña y la ausencia de carga eléctrica, los neutrinos prácticamente no interactúan con la materia ordinaria, pueden penetrar absolutamente libremente acumulaciones de materia, como planetas e incluso estrellas. Los científicos han estado tratando de averiguar el valor de la masa del neutrino durante varias décadas utilizando varios sensores altamente sensibles, y recientemente el sensor del experimento Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) en Alemania, que ha estado en desarrollo durante casi dos décadas, ha producido los primeros resultados.

Tener conocimiento sobre la masa de los neutrinos es importante para comprender por qué los neutrinos interactúan con la materia ordinaria solo a través de las fuerzas de las interacciones nucleares débiles. Además, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, cada tipo de neutrino consiste en una combinación de tres "estados de masa" probabilísticos. Sin embargo, debido a la extrañeza básica de la mecánica cuántica, es posible medir solo el "estado de masa" o determinar el tipo de neutrino, es fundamentalmente imposible medir estas dos cantidades a la vez.

Las mediciones precisas de la masa de neutrinos han requerido que los científicos sean creativos. El núcleo del experimento KATRIN es un contenedor de 10 metros que contiene 25 gramos del isótopo radiactivo de hidrógeno, tritio. Este hidrógeno se enfría a una temperatura ultrabaja y en su entorno se produce constantemente la denominada desintegración beta, por lo que uno de los neutrones se convierte en protón, generando un electrón adicional y un antineutrino electrónico, cuya masa corresponde a la masa de un neutrino electrónico ordinario.

Los productos de la desintegración beta caen en la región activa de un sensor-espectrómetro, del tamaño de un edificio residencial, que permite medir la energía de los electrones. La esencia del experimento es que el electrón y el neutrino siempre reciben parte de la energía liberada durante la reacción de decaimiento. Este número puede fluctuar de un caso a otro, pero la proporción de distribución de energía entre el electrón y el neutrino siempre permanece igual. Y como resultado del funcionamiento del sensor, se obtiene un gráfico cuya forma le permite calcular la energía máxima para cada "estado de masa" del neutrino.

Luego de 28 días de trabajo y recolección de datos, los científicos del experimento KATRIN obtuvieron el valor mínimo de la suma promedio de los tres estados de masa de los neutrinos a un nivel menor a 0.1 eV (electron volt), el valor máximo de este parámetro fue de 1.1 eV. A modo de comparación, la masa-energía de un electrón es de unos 500 mil eV, y la de un protón es de casi mil millones.

El valor obtenido de la masa máxima de neutrinos es casi dos veces menor que los valores dados por otros experimentos, por ejemplo, recientemente, los científicos, utilizando partículas cósmicas de neutrinos, obtuvieron un valor de masa de 2.6 eV. Sin embargo, aquí se debe tener en cuenta que los datos del experimento KATRIN se recopilaron en solo un mes, y los científicos aún tienen cinco años por delante, durante los cuales recopilarán y analizarán nuevos datos.

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