Nomada Q : molecula

molecula

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La continua mejora en el creación de entornos graficos y de la tecnología óptica y microscopia, ha facilitado el estudio a escala microcopica de la vida orgánica y la descripción de entornos graficos.

Teniendo la oportunidad los investigadores de acceder a un mundo cuyos conocimientos han permitido el avance científico y el beneficio en múltiples facetas de nuestras vidas. Capturadas gracias al empleo de una cámara de 4K Ultra HD los ayudantes Xiangang Tao y Wei Huang encabezados por el profesor Yang Liang perteneciente al USTC, que permite registrar en alta definición las reacciones químicas por las que interactúan las moléculas a nivel orgánico.

Las imagenes que forman parte de la serie publicada en el sitio especializado Beautiful Chemistry. Un proyecto digitalital en el que se combina la tecnología y la fotografía con el objetivo de aplicarlo a la mejora de la actividad científica.

Producto de la colaboración con la institución Tsinghua University Press de China, cada filmación obtenida ofrece imagenes en alta resolución. Debido a su gran calidad permite v visualizar las diferentes etapas y mecanismos implicados en los diferentes múltiples procesos de desarrollo biológicos.

Logrando imagenes de una plasticidad visual donde el detalle y nitidez obtenida, nos muestra un mundo al que hasta solo unos pocos académicos debido a tener a su disposición equipos muy sofisticados han podido acceder.

Beauty of Science (BOS) es un colectivo creado en 2016, dedicado a desarrollar proyectos que combinan arte y ciencia. Su objetivo es promover la comprensión pública de la ciencia y mejorar la alfabetización científica de los jóvenes. Fundada por Yan Liang, se trata de una iniciativa cuyo proposito principal proyecto con el objetivo de acercar la belleza de la química al público en general. Sus vídeos de reacción química han sido vistos millones de veces y han ganado un premio Vizzie Visualization Challenge en las ediciones de 2014 y 2015 organizado por NSF y Popular Science Magazine.

Una de las características positivas que presentan las energías renovables, es que es una tecnología que ofrece múltiples posibilidades de obtener energía de forma limpia y barata, criterio que se puede trasladar al terreno de la investigación. Donde las combinaciones muestran escenarios que casi superan las tramas de los relatos mas arriesgados de ciencia ficción.

¿Os imaginais que un día se comercialicen placas solares con elementos orgánicos?. Desarrollado por los estudiantes del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) Hyunjung Yi y Xiangnan Dang, coordinados por la profesora Angela Belcher han conseguido desarrollar un sistema fotovoltaico híbrido compuesto por grafeno y un virus modificado.

Los investigadores han utilizado un virus modificado genéticamente para producir estructuras que mejoran la eficacia de la célula solar en alrededor de un tercio, encontrando una manera de hacer mejoras significativas en la eficiencia de conversión de energía de las células solares utilizando un virus diminuto para realizar trabajos de montaje detallado a nivel microscópico.

Utilizando una versión genéticamente manipulada de un virus llamado M13 han podido controlar la disposición de los nanotubos de carbono adheridos a estructuras de carbono, que conforman las células solares de modo que el transporte de electrones sea más eficiente y por tanto se produzca más electricidad en una superficie de nanotubos separados de carbono.

Los fotones solares golpean un material captador de luz en una célula solar, que libera electrones que pueden producir una corriente eléctrica. La investigación de este nuevo estudio se basa en los hallazgos de que los nanotubos de carbono pueden mejorar la eficiencia de captura de electrones de la superficie de una célula solar.

Lo que han observado los investigadores es como el virus M13 realiza una función reguladora evitando la fricción de los dos tipos de nanotubos (los semiconductores y los cables) que conforman la estructura de las celdas solares, facilitando el ciclo semiconductor de los electrones, experimentando un aumento de la eficiencia de hasta un 30 por ciento, del 8 al 10,6 por ciento.

Los virus en realidad realizan dos funciones diferentes en este proceso. En primer lugar, poseen proteínas cortas llamadas péptidos que pueden unirse fuertemente a los nanotubos de carbono, manteniéndolas separadas entre sí. En segundo lugar cada virus controla entre cinco y diez nanotubos, usando unas 300 proteínas.

Además, el virus se ha diseñado para producir un recubrimiento de dióxido de titanio (TiO2), un ingrediente clave para el tinte de las células solares sensibilizadas, sobre cada uno de los nanotubos, poniendo el dióxido de titanio en las proximidades de los nanotubos transportando los electrones.

La investigación financiada por la compañía italiana Eni, a través de MIT Energy Initiative’s Solar Futures Program. El equipo que utilizo anteriormente versiones modificadas del mismo virus para mejorar el rendimiento de las células, sin embargo el método utilizado para mejorar el rendimiento de la célula solar es el mismo, reduciendo los costes de fabricación y producción de energía.

Basado el diseño en la estructura de Weaire Phelan, el purificador de aire Filtration Block, es un prototipo experimental, que utiliza elementos vegetales para filtrar las toxinas contenidas en el aire, como el formol y el benceno. Creado por Elaine Tong del estudio de Arquitectura RAD con sede en Toronto (Canadá).

En lugar de un filtro mecánico, el módulo utiliza las plantas de interior, cuyas raíces son muy eficientes en la absorción de una gran variedad de productos químicos en interiores. Los módulos unen entre sí, formando composiciones flexibles. Cada módulo contiene plantas con raíces que son altamente eficientes en la absorción de agentes contaminantes.

Proporcionando exposición a la luz, funcionan como micro-invernaderos conectados por la infraestructura de nebulizacion que distribuye el agua mediante sensores de humedad y atomizadores. Dirigido por la profesora Carol Moukheiber y el profesor asociado Rodolphe el-Khoury, el RAD esta adscrito a la Universidad de Toronto, ofreciendo recursos y experiencia para la realización de proyectos basados en la investigación sobre las consecuencias espaciales de la tecnología incorporada y la computación ubicua.

La investigación se basa en la idea de que cada edificio o elemento del paisaje puede ser diseñado obedeciendo a una diversidad de escenarios y su potencial ante la volatilidad de los efectos que se producen en el entorno. Los proyectos se desarrollan con modelos que tienen en cuenta tales entornos digitalmente mejorado.

Teniendo como objetivo manejar mejor los desafíos persistentes y emergentes en las áreas de salud, la construcción, la tecnología y la sostenibilidad. Los proyectos se crean a partir de la colaboración multidisciplinaria y el desarrollo potencial de la colaboración con la industria.

RAD es un estudio que trabaja en varias escalas, combinando investigación, sostenibilidad, tecnologías avanzadas y fabricación digital en arquitectura y diseño. Uno de los principales focos de estudio es la investigación sobre el futuro de las tecnologías en la arquitectura y la conexión entre los mundos del ser humano, la naturaleza y las máquinas. Los miembros del estudio con frecuencia dan conferencias, talleres y participan en exposiciones en paralelo con el trabajo de diseño y consultoría computacional.

Los bajos niveles de los receptores neuronales de una proteína conocida como Leptina, reducen la respuesta en la regulación de la sensación de saciedad durante en la ingestión de alimentos por parte del organismo. Lo que sugiere que podría ser la causa genética de la obesidad severa en humanos y animales. Científicos de la Universidad de Harvard, Hospital General de Massachusetts (MGH) y el Instituto de Biología Experimental Nencki de la Academia Polaca de Ciencias (Nencki Institute) en Varsovia han demostrado en sus experimentos con ratones que es posible restaurar funciones del cerebro dañadas mediante el trasplante de un pequeño número de nuevas neuronas en un área del cerebro concreto.

Los resultados de los ensayos preliminares muestran unos resultados prometedores en el aumento de la respuesta de los receptores neuronales de la Leptina, observandose un efecto espectacular en la reducción drástica en el peso de los ratones obesos genéticamente defectuosos y la reducción significativa de los síntomas adversos que la acompañan como la diabetes. Las células trasplantadas a menudo se desarrollan de una manera incontrolada, generando procesos oncológicos. El objetivo de la investigación llevada a cabo durante los últimos cinco años era demostrar que el trasplante de un pequeño número de células podrían restaurar los circuitos neuronales y fortalecer su respuesta neuronal.

La leptina es una proteína secretada por las células del tejido graso en la sangre cuando está comiendo. Cuando llega al hipotálamo, este reacciona a través de las neuronas específicas, regulando la sensación de saciedad o de hambre, respectivamente. Los ratones deficientes en el receptor de la leptina no conocen la sensación de saciedad. Siendo su peso de hasta dos veces más que en los individuos sanos desarrollando diabetes avanzada. El equipo de la Universidad de Harvard y el Instituto Nencki se centraron en el trasplante de neuronas inmaduras (neuroblastos), estas son las células madre específicas que determinan el desarrollo de las neuronas.

Células aisladas de pequeñas regiones del cerebro en desarrollo embrionario de ratones sanos fueron utilizadas para trasplantes. Por lo tanto se aumenta la probabilidad de que las células introducidas en los cerebros se transformen en los receptores neuronales o células gliales. Lo habitual es cultivar millones de células para ser posteriormente trasplantadas. En este proyecto, sin embargo, los científicos inyectaron una selección de apenas varios miles de progenitores de neuroblastos en el hipotálamo de los ratones modificados genéticamente.

Utilizando un microscópio de ultrasonido de alta frecuencia localizaron el área cerebral donde administrar las células. Esta precisión en el tratamiento permitió realizar microtransplantes selectivos no invasivos con una precisión desconocida hasta ahora. Todas las células trasplantadas se han marcado con una proteína fluorescente, lo que hizo posible su seguimiento en los cerebros de los destinatarios. Observaciones llevadas a cabo de 20 o más semanas después del procedimiento han demostrado que casi la mitad de las células trasplantadas se transformaron en neuronas con morfología típica, la producción de proteínas características de las neuronas normales.

Mediante la aplicación de sofisticadas técnicas de investigación, fue posible demostrar que toda la gama de neuronas fueron restauradas en el centro del cerebro restaurando la función del hambre y la saciedad. Por otra parte, las nuevas neuronas formaron sinapsis comunicandose con otras neuronas en el cerebro, así como reaccionaban adecuadamente a los cambios en los niveles de glucosa en la leptina, y la insulina. La prueba final para la restauración del buen funcionamiento del hipotálamo en ratones fueron las mediciones de peso corporal y los factores metabólicos de la sangre. A diferencia de la población control de ratones obesos genéticamente defectuosos, el peso de los ratones con neuronas trasplantadas era similar al peso que presentan los ratones normales. Produciéndose una mejoría en los parámetros sanguíneos del metabolismo. Muchos intentos se han descrito en la literatura hasta la fecha del trasplante de células en el cerebro. Demostradose que un trasplante muy pequeño de neuroblastos y sus progenitores poseen la capacidad de reconstruir las áreas dañadas del cerebro que regulan diferentes funciones en el organismo.

Debido a lo satisfactorio de los ensayos el autor principal del estudio el doctor Artur Czupryn piensa que es posible introducir nuevas neuronas, que funcionen correctamente, que se integren bien en el tejido receptor nervioso y restaure las funciones cerebrales que faltan. Además, este método al ser de baja invasiva, no dio lugar a la formación de tumores. Los resultados logrados por el grupo de la Universidad de Harvard y el Instituto Nencki definen una línea de investigación prometedora, que podría conducir al desarrollo de terapias de reparación. Este nuevo método podría ayudar, por ejemplo, a eliminar los efectos de un derrame cerebral o mejorar el tratamiento de la enfermedad de Parkinson, que se asocia con una disfunción dentro de un área del cerebro concreta.

Los sensores fabricados a partir de moléculas de ADN a medida se podrían utilizar para personalizar los tratamientos contra el cáncer y controlar la calidad de las células madre, según un equipo internacional de investigadores liderados por científicos de la Universidad de California en Santa Bárbara y la Universidad de Roma Tor Vergata.

La nueva generación de nanosensores pueden detectar rápidamente una amplia clase de proteínas llamadas factores de transcripción, que sirven como interruptores de control maestro en los moleculares. La investigación se describe en un artículo publicado en Journal of the American Chemical Society. El destino de nuestras células está controlada por miles de proteínas diferentes, conocidos como factores de transcripción. Según Alexis Vallée-Bélisle, un investigador postdoctoral del Departamento de UCSB de Química y Bioquímica, quien dirigió el estudio. "El papel de estas proteínas es la lectura del genoma y su traducción a instrucciones para la síntesis de las diferentes moléculas que controlan la expresión célular.

Los factores de transcripción actúan un poco como la" configuración "de nuestras células, al igual que la configuración de nuestros teléfonos u ordenadores. Lo que nuestros sensores hacer leer los valores. "Cuando los científicos utilizan las células madre y los convierten en células especializadas, lo hacen modificando los niveles de algunos factores de transcripción.

Este proceso se denomina reprogramación celular. Nuestros sensores de seguimiento de las actividades del factor de transcripción, se podrían utilizar para asegurar que las células madre han sido debidamente reprogramadas. También se podría emplear para determinar qué factores de transcripción son activados o reprimidos en las células cancerosas de un paciente, lo que permitiría a los facultativos utilizar la combinación correcta de medicamentos para cada paciente.

Andrew Bonham, investigador postdoctoral en la UCSB y co-primer autor del estudio, explicó que muchos laboratorios han desarrollado métodos para leer los factores de transcripción, sin embargo, el enfoque de este equipo es mas rápido y eficaz. En la mayoría de los laboratorios, los investigadores pasan horas extrayendo las proteínas de las células antes de su análisis. Con los nuevos sensores, se puede medir el nivel de fluorescencia de la muestra lo que facilita la transcripción celular.

Toda la información necesaria para detectar la transcripción de las actividades de los factores en el genoma humano, podría ser utilizado para construir sensores. Una vez activados, estos miles de diferentes factores de transcripción se unen a su propia secuencia específica de ADN. Utilizamos estas secuencias como punto de partida para construir nanosensores mas precisos. El descubrimiento clave que subyace en esta nueva tecnología es la continuación de estudios de los biosensores naturales que se expresan en las células.

Todas las criaturas, desde las bacterias hasta los seres humanos, controlar su entorno con" interruptores biomoleculares, este proceso se realiza a partir de moléculas de ARN o proteínas. Por ejemplo, hay millones de proteínas de los receptores que detectan las moléculas de olor diferente cambiando de un" estado de apagado "a un" estado de encendido. La belleza de estos interruptores es que son lo suficientemente pequeños para operar dentro de una célula, y lo suficientemente específicos como para alterar el proceso celular con un resultado concreto.

Inspirado por la eficiencia de estos nanosensores, el grupo de investigación de Norbert Reich, también profesor en el Departamento de UCSB de Química y Bioquímica, construyo nanosensores sintéticos de conmutación utilizando el ADN, en lugar de proteínas o ARN. En concreto, el equipo de reprogramo tres secuencias de ADN, cada uno reconocía un factor de transcripción diferente, estos interruptores moleculares que se convierten en fluorescentes cuando se unen a sus receptores. Con el uso de estos sensores a escala nanométrica, los investigadores pudieron determinar la actividad del factor de transcripción directamente en extractos celulares simplemente midiendo su nivel de fluorescencia.

Los investigadores creen que esta estrategia en última instancia, permitiría a los biólogos controlar la activación de miles de factores de transcripción, lo que facultara una mejor comprensión de la división celular y los mecanismos subyacentes al desarrollo.