Virus recubierto. Imagen: Roy Kaltschmidt de Berkeley Lab
Científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de los Estados Unidos han desarrollado una manera de generar energía usando virus inofensivos que convierten energía mecánica en electricidad.
Los científicos probaron su acercamiento creando un generador que produce suficiente energía para operar una pequeña pantalla de cristal líquido. Funciona presionando con el dedo un electrodo del tamaño de una estampilla postal recubierto con virus diseñados específicamente. Los virus convierten la fuerza de la presión en una carga eléctrica.
Miembros del equipo de la misión Mars Science Laboratory de la NASA tomaron un vehículo de prueba rover para las dunas de Dumont en el desierto Mojave de California esta semana para mejorar el conocimiento de la mejor manera de operar un vehículo similar a Curiosity, que actualmente vuela a Marte para un aterrizaje en agosto.
El vehículo de prueba que pusieron a través de pasos en varias pistas de arena tiene una versión a gran escala del sistema de movilidad de Curiosity, pero es simplificado para que pese casi lo mismo en la Tierra como Curiosity, que pesará menos en la gravedad de Marte.
La información recopilada en estas pruebas con el viento a favor y en contra de las dunas serán utilizadas por el equipo del rover en la toma de decisiones acerca de la conducción de Curiosity en dunas cerca de una montaña en el centro del cráter de Gale.
Primero, sin embargo, la nave espacial del Mars Science Laboratory (Laboratorio Científico de Marte), lanzada el 26 de noviembre de 2011, debe poner a Curiosity de forma segura sobre el suelo. El aterrizaje seguro en Marte no está garantizado, y su misión utilizará métodos innovadores para aterrizar el vehículo más pesado de cargas útiles de manera precisa en la más pequeña área objetivo nunca antes intentada en Marte. Avances en el aterrizaje de cargas más pesados, más precisamente son pasos hacia eventuales misiones humanas a Marte.
Curiosity está en camino para aterrizar la noche del 5 de agosto de 2012, PDT (temprano el 6 de agosto, en Tiempo Universal y EDT) para empezar una misión primaria de dos años. El plan de los investigadores para utilizar Curiosity es estudiar las capas del Monte Sharp en el montículo central del cráter Gale. La misión investigará si la zona ofrece un entorno favorable para la vida microbiana.
El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, una división del Instituto Tecnológico de California en Pasadena, dirige la misión para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA, en Washington.
En Estados Unidos se conoce como el “Gran Cucharon”, en Inglaterra el “Arado”, en Alemania, el “Gran Carro” y en Malasia los “Siete Arados”. Desde que la humanidad volvió sus ojos hacia el cielo, las siete estrellas del hemisferio norte que componen la Osa Mayor han sido una introducción de bienvenida y familiar a los cielos.
“Recuerdo cuando era un niño haciendo una línea imaginaria desde las dos estrellas que forman el lado derecho del cuenco de la Osa Mayor y extendiéndola hacia arriba para encontrar la Estrella del Norte”, dijo Scott Bolton, investigador principal de la misión de la NASA Juno a Júpiter desde el Southwest Research Institute en San Antonio. “Ahora, la Osa Mayor me está ayudando a asegurarme de que la cámara a bordo de Juno está lista para hacer su trabajo”.
Lanzada el 5 de agosto de 2011, la nave espacial de energía solar Juno está en los 279 días y 380 millones de millas (612 millones de kilómetros) de su viaje a Júpiter de cinco años y 1,905 millones de millas (3,065 millones de kilómetros). Una vez ahí, la nave orbitará los polos del planeta 33 veces y utilizará sus nueve instrumentos para la imagen y sondeará debajo de la cubierta de nubes oscuras del gigante gaseoso para aprender más acerca de los orígenes de Júpiter, la estructura, la atmósfera y magnetósfera, y buscar un potencial núcleo planetario sólido.
Uno de esos instrumentos, JunoCam, se encarga de tomar acercamientos de la atmósfera del gigante gaseoso. Pero, con cuatro años y medio por recorrer antes de que los fotones de la luz de Júpiter primero llenen su CCD (charge-coupled device), y un deseo de certificar la cámara durante el vuelo, los planificadores de la misión Juno tomaron una página de su infancia y el 21 de marzo, apuntaron su cámara en un punto de referencia celeste familiar.
“No sé si es la primera imagen desde el espacio de la Osa Mayor, pero, ya que fue tomada cuando estabamos mucho más allá de la órbita de Marte, es probablemente la más lejana”, dijo Bolton. “Pero mucho más importante que eso es el simple hecho de que JunoCam, al igual que el resto de esta misión, funciona como se anuncia y está lista para su día bajo el sol – alrededor de Júpiter”.
La imagen de prueba JunoCam de la Osa Mayor, está disponible en: http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA15653
El nombre de Juno viene de la mitología griega y romana. El dios Júpiter dibujó un velo de nubes alrededor de sí mismo para esconder su maldad, y su esposa, la diosa Juno, fue capaz de mirar a través de las nubes y revelar la verdadera naturaleza de Júpiter.
El Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California, dirige la misión Juno para el investigador principal, Scott Bolton, del Southwest Research Institute en San Antonio. La misión Juno es parte del programa Nuevas Fronteras gestionado en el Centro Marshall de Vuelo Espacial en Huntsville, Alabama. JunoCam fue desarrollada y es operada por Malin Space Science Systems en San Diego. Lockheed Martin Space Systems, de Denver, construyó la nave. JPL es una división del Instituto Tecnológico de California en Pasadena.
Un nuevo estudio del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), muestra que la entrega en etapas de drogas para el cáncer es mucho más efectiva que administrándolas al mismo tiempo.
Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).
Los doctores han sabido por mucho tiempo que tratando pacientes con múltiples drogas contra el cáncer usualmente produce mejores resultados que el tratamiento con una sola droga. Ahora, un estudio del MIT muestra que el orden y el tiempo de la administración de las drogas puede tener un efecto dramático.
En el nuevo artículo, publicado en Cell el 11 de mayo, los investigadores mostraron que separar en etapas las dosis de dos drogas específicas aumentan dramáticamente su habilidad de matar un tipo de células de cáncer de mama particularmente maligno.
Los investigadores, liderados por Michael Yaffe, el profesor de Biología e Ingeniería Biológica en el MIT, están trabajando ahora con investigadores en el Instituto para el Cáncer Dana-Farber para planear pruebas clínicas de la terapia de drogas en etapas. Ambas drogas – erlotinib y doxorrubicina – ya están aprobadas para el tratamiento del cáncer.
Yaffe y el posdoctorado Michael Lee, autor líder del artículo de Cell, enfoca su estudio en un tipo de cáncer de mama conocido como triple negativo, lo que significa que no tienen un estrógeno sobrereactivo, progesterona o receptores HER2/neu (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 – Receptor de Factor de Crecimiento Epidérmico Humano 2). Los tumores triple-negativo, que cuentan por alrededor del 16 por ciento de casos de cáncer de mama, son mucho más agresivos que otros tipos y tienden a golpear mujeres jóvenes.
“Para las células de cáncer de mama triple-negativo, no hay buen tratamiento. El estándar de cuidado es una combinación de quimioterapia, y aunque tiene una tasa de respuesta inicial buena, un número significativo de pacientes desarrollan cáncer recurrente”, dice Yaffe, quien es miembro del Instituto David H. Koch para Investigación de Cáncer Integrativa en el MIT.
Crecimiento descontrolado
Durante los pasados ocho años, Yaffe ha estado estudiando los complejos caminos de señalización de células que controlan el comportamiento de las células: cómo crecen, cuándo se dividen, cuándo mueren. En las células cancerosas, estos caminos usualmente se descontrolan, provocando que las células crezcan aún en la ausencia de cualquier estímulo e ignoren señales de que deben de pasar por el suicidio celular.
Yaffe fue intrigado por la idea de que cambios inducidos por las drogas cambian los caminos de estas señales, si son administradas en etapas, podrían cambiar una células cancerosa en un estado menos maligno. “Nuestro trabajo previo en biología-sistemas nos había preparado a la idea de que podrías potencialmente llevar a una célula de un estado en el que solo una fracción de las células del tumor respondieran a la quimioterapia a un estado donde muchas más de ellas respondieran al re-conectar terapéuticamente sus redes de señales de una manera dependiente en el tiempo”, dijo.
Específicamente, él y Lee pensaron que podría ser posible sensitivizar células cancerosas a drogas que dañan el ADN – la columna vertebral de la mayoría de la quimioterapia – al darles primero otra droga que apague uno de los caminos que promueven el crecimiento incontrolable. Probaron diferentes combinaciones de 10 drogas que dañan el ADN y una docena de drogas que inhiben diferentes caminos cancerosos, usando diferentes programados de tiempo.
“Pensamos que volveríamos a probar una serie de drogas que todos ya habían probado, pero las pondríamos en partes – como retrasos en el tiempo – que, por razones biológicas, pensamos que eran importantes”, dijo Lee. “Pienso que si no hubiera funcionado, habríamos tenido muchos retrocesos, pero estábamos muy convencidos de que había mucha información que estaba quedando fuera por todos los demás”.
De todas las combinaciones que trataron, vieron que los mejores resultados con pretratamiento usando erlotinib seguido de doxorrubicina, un agente de quimioterapia común. Erlotinib, aprobado por la FDA (Food and Drug Administration – Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos) para tratar cáncer pancreático y algunos tipos de cáncer pulmonar, inhibe una proteína encontrada en las superficies celulares llamada receptor de factor de crecimiento epidérmico (EGF – epidermal growth factor). Cuando está constantemente activo, como lo está en muchas células cancerosas, el receptor EGF estimula una señalización que promueve crecimiento y división descontrolados.
Los investigadores encontraron que darle erlotinib entre cuatro y 48 horas antes de la doxorrubicina incrementa dramáticamente la muerte de células cancerosas. Dosis en etapas mataron hasta el 50 por ciento de células triple-negativas, mientras que la administración simultánea mató alrededor del 20 por ciento. Alrededor de 2,000 genes fueron afectados por el pretratamiento con erlotinib, encontraron los investigadores, resultando en el apagado de caminos involucrados en el crecimiento descontrolado.
“En lugar de ver cómo el tipo de tumor triple-negativo clásico, que es muy agresivo y de rápido crecimiento y metastásico, perdieron su cualidad tumorigénica y se convirtieron en un tipo diferente de tumor que no es muy agresivo, y muy fácil de matar”, dijo Lee.
Sin embargo, si las drogas fueran dadas en el orden reverso, la doxorrubicina se volvió menos efectiva que si hubiera sido dada sola.
Tratamiento con objetivo
Este tratamiento no solo funcionó en células cancerosas crecidas en un plato de laboratorio, sino también en ratones con tumores. Cuando fueron tratados con dos golpes seguidos de erlotinib y doxorrubicina, los tumores se encogieron y no volvieron a crecer por la duración del experimento (dos semanas). Con la quimioterapia sola, o cuando las dos drogas fueron dadas a la vez, los tumores se redujeron inicialmente pero volvieron a crecer.
Una combinación de mediciones de alto rendimiento y modelado por computadora fue usado para revelar el mecanismo de muerte de tumor incrementada, y para identificar un biomarcador para la respuesta de la droga. Los investigadores encontraron que el tratamiento era más efectivo en un subconjunto de células cancerosas triple-negativo con los más altos niveles de actividad del receptor EGF. Esto debería permitir a los doctores el revisar los tumores de pacientes para determinar cual sería más probable que respondiera a este tratamiento novedoso.
La investigación es “innovadora en su demostración de que los principios del orden y el tiempo son esenciales al desarrollo de terapias efectivas contra enfermedades complejas”, escribieron Rune Linding, líder del grupo investigador en la Universidad Técnica de Dinamarca, y Janine Erler, profesora asociada en la Universidad de Copenhagen, en un comentario acompañando el artículo en Cell. “Como investigadores de enfermedades, debemos considerar los estados de las redes, este y otro estudios sirven como un modelo para una nueva generación de biólogos del cáncer”.
El concepto de tratamientos de drogas en etapas para maximizar el impacto podría ser ampliamente aplicable, dice Yaffe. Los investigadores encontraron incrementos similares en reducción de tumores al pre-tratar células de mama cancerosas positivas en HER2 con un inhibidor de HER2, seguido por una droga que daña al ADN. También vieron buenos resultados con erlotinib y doxorrubicina en algunos tipos de cáncer pulmonar.
“Las drogas serán diferentes para cada caso de cáncer, pero el concepto de que inhibición en etapas temporales será un fuerte determinante de la eficacia ha sido verdadero universalmente. Es solo una cuestión de encontrar las combinaciones correctas”, dice Lee.
Los hallazgos también remarcan la importancia de biología de sistemas en el estudio del cáncer, dice Yaffe. “Nuestros hallazgos ilustran cómo los acercamientos ingeniados por sistemas para la señalización de células puede tener un gran potencial de impacto en el tratamiento de enfermedades”, dice.
La investigación fue patrocinada por el Programa de Biología del Cáncer Integrativo de los Institutos Nacionales de Salud y el Departamento de Defensa.
Este video es un timelapse en alta resolución del hemisferio norte de nuestro planeta y fue realizado con las imágenes obtenidas cada 30 minutos por el satélite ruso de meteorología Elektro-L (que se encuentra orbitando a casi 40 mil kilómetros sobre el ecuador), en un período de tiempo comprendido del 14 al 20 de mayo.
Puedes ver la imagen en su resolución completa haciendo click aquí (Advertencia, la imagen es muy grande, pesa 105 MegaBytes). También existe una versión con zoom haciendo click aquí.
Hackers astutos pueden robar los secretos de una computadora midiendo el tiempo que tardan las transacciones de almacenamiento de datos o midiendo su consumo de energía. Nueva investigación muestra como detenerlos.
Larry Hardesty, MIT News Office. Original (en inglés).
En los últimos 10 años, investigadores de criptografía han demostrado que aún la computadora aparentemente más segura es espantosamente vulnerable a un ataque. El tiempo que le toma a una computadora guardar datos en memoria, fluctuaciones en su consumo de energía e incluso ruidos que emite pueden traicionar y dar la información para un asaltante astuto.
Ataques que usan dichas fuentes indirectas de información son llamados ataques de canal alterno, y el alza en popularidad de la computación en la nube los hace una amenaza aún mayor. Un atacante tendría que estar muy motivado para instalar un dispositivo en tu pared para medir el consumo de energía de tu computadora. Pero comparativamente es más fácil cargar un poco de código en un servidor en la nube para escuchar otras aplicaciones que está ejecutando.
Afortunadamente, mientras que ellos han estado investigando ataques de canal alterno, los criptógrafos también han estado investigando maneras de detenerlos. Shafi Goldwasser, la profesora de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Computacional en el MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), y su antiguo estudiande Guy Rothblum, quien es ahora un investigador en Microsoft Research, recientemente publicaron un largo reporte en el sitio web de Electronic Colloquium on Computational Complexity (Coloquio Electrónico sobre Complejidad Computacional), describiendo un acercamiento general para mitigar ataques de canal alterno. En el Simposio sobre la Teoría de la Computación (STOC – Symposium on Theory of Computing) de la Asociación para la Maquinaria Computacional en mayo, Goldwasser y sus colegas presentarán un artículo demostrando como la técnica que ella desarrolló con Rothblum puede ser adaptada para proteger información procesada en servidores web.
Adicionalmente a prevenir ataques en información privada, dice Goldwasser, la técnica también podría proteger dispositivos que usan algoritmos propietarios para que no se pueda usar la ingeniería inversa por piratas o competidores en el mercado – una aplicación que ella, Rothblum y otros describieron en la conferencia AsiaCrypt del año pasado.
Hoy en día, cuando una computadora personal está en uso, usualmente está ejecutando programas múltiples – dice, un procesador de palabras, un navegador, un visor de archivos PDF, quizá un programa de correos u hojas de cálculo. Todos los programas están almacenando datos en la memoria, pero el sistema operativo de la laptop no permite que ningún programa vea los datos almacenados por otro. Los sistemas operativos funcionando en servidores en la nube no son diferentes, pero un programa malicioso podría lanzar un ataque de canal alterno simplemente enviando sus propios datos a la memoria una y otra vez. Por el tiempo que toma el almacenamiento y la recuperación de datos, podría inferir lo que otros programas están haciendo con precisión sorprendente.
La técnica de Goldwasser y Rothblum oscurece los detalles computacionales de un programa, ya sea que esté ejecutándose en una laptop o un servidor. Su sistema convierte un cálculo dado en una secuencia de módulos computacionales más pequeños. Los datos alimentados al primer módulo son cifrados, y en ningún punto durante la ejecución del módulo son descifrados. La salida todavía cifrada del primer módulo es alimentada al segundo módulo, que la cifra en una manera diferente, y así sucesivamente.
Las formas de cifrado y los módulos están diseñados para que la salida del módulo final sea exactamente la salida de la computación original. Pero las operaciones realizadas por los módulos individuales son enteramente diferentes. Un atacante de canal alterno podría extraer información sobre como los datos en cualquier módulo dado son cifrados, pero eso no le permitirá deducir cual es la secuencia de módulos completa. “El adversario puede tomar mediciones de cada módulo”, dice Goldwasser, “pero no podrán aprender nada más de lo que podrían de una caja negra.”
El reporte por Goldwasser y Rothblum describe un tipo de compilador, un programa que toma código escrito en una forma inteligible a los humanos y lo convierte en un set de instrucciones de bajo nivel inteligibles a una computadora. Ahí, los módulos computacionales son una abstracción: La instrucción que inaugura un nuevo módulo no se ve diferente de la instrucción que concluyó el último. Pero en el artículo de STOC, los módulos son ejecutados en diferentes servidores en una red.
De acuerdo a Nigel Smart, un profesor de criptología en el departamento de ciencia computacional en la Universidad de Bristol en Inglaterra, el peligro de los ataques de canal alterno “ha sido conocido desde finales de los 90”.
“Se hizo mucha ingeniería para tratar de prevenir que esto fuera un problema”, dice Smart, “una enorme cantidad de trabajo de ingeniería. Eso es mucho dinero en la industria”. Mucho de ese trabajo, sin embargo, se ha basado en prueba y error, dice Smart. El estudio de Goldwasser y Rothblum, por otro lado, “es un estudio con muchas más bases, analizando preguntas básicas y profundas sobre que es posible”.
Además, dice Smart, trabajo previo en ataques de canal alterno tendían a enfocarse en la amenaza impuesta a dispositivos móviles, como celulares y tarjetas inteligentes. “Me parece que lo más probable que ocurra en el futuro es lo que se habla sobre servidores”, dice Smart. “No se de nadie fuera del MIT que esté estudiando eso”.
Smart advierte, sin embargo, que el trabajo de GoldWasser y sus colegas es improbable que se convierta en aplicaciones prácticas en el futuro cercano. “En seguridad, y especialmente en criptografía, toma un largo tiempo pasar de una idea académica a algo que realmente sea utilizado en el mundo real”, dice Smart. “Están estudiando lo que podría ser posible en un tiempo de 10 o 20 años”.
El aparato Blue Space (Espacio azul), es creación de los especialistas de la Universidad Estatal Técnica Marítima de San Petersburgo y afirman que la fuerza muscular es suficiente para realizar un viaje subacuático.
En la actualidad todos los submarinos turísticos, necesitan de motores con hélices para desplazarse y se requieren acumuladores de gran capacidad para que desarrollen velocidades de 2 o 3 nudos por hora (3.704 -7.404 kilómetros por hora). El jefe del proyecto Blue Space, Vladímir Taradónov, comenta que varias veces intentó crear “bicicletas acuáticas”, pero las pruebas fueron un fracaso y agrega: “Una persona común y corriente que anda en bicicleta genera aproximadamente entre 300 y 400 watts. o sea que dos personas generarán entre 0.6 y 0.8 Kw. Con semejante potencia no podrán navegar debajo del agua, porque la densidad del agua es mil veces superior a la del aire. Es por eso que con el tradicional método de impresión de movimiento, ni los norteamericanos, ni los japoneses, ni los surcoreanos, ni los australianos consiguieron crear una ‘bicicleta subacuática'”.
Los investigadores rusos decidieron no tomar en cuenta el motor de hélice y utilizar propulsores de rotación para el desplazamiento debajo del agua. “Merced al funcionamiento de estos propulsores el agua es absorbida en las rendijas de proa y se expulsa a través de otras rendijas del casco, produciendo el efecto Coanda, gracias al cual surge una presión reducida -explica Vladímir Taradónov. De esta manera el aparato subacuático avanza en dirección de la presión reducida, o sea hacia adelante, como impulsandose a sí misma“.
Los trabajos del proyecto que dieron origen al “Blue Space” duraron varios años, durante los cuales se realizaron varios experimentos, se creó toda una teoría del movimiento de los aparatos subacuáticos y se patentaron cinco inventos.
El Blue Space tendrá un costo similar al de un automóvil de clase media, mientras que los aparatos impulsados por motores de hélice, rara vez su precio se ubica por debajo de los cien mil dólares.
Vladímir Taradónov, prosigue: “Ahora ultimaremos los detalles. El modelo experimental del tamaño natural está listo en el 80% -dice el inventor. Está siendo construido en los Astilleros del Almirantazgo, que coopera con nuestra Universidad. Sus proporciones son: 3.2 metros de largo, 2 metros de ancho y 1.2 metros de altura – como la cabina de un automóvil-. Estamos creando un aparato de 2 plazas, para que nadie se aburra, aunque las modificaciones pueden ser de hasta 8 plazas. Me han visitado árabes y me pidieron hacer un Blue Space para un harén de 8 mujeres”.
Las pruebas con personas a bordo están previstas para verano.
Investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) encuentran una manera de hacer vidrio que es anti-empañado, se auto-limpia y es libre de reflejos.
David L. Chandler, MIT News Office. Original (en inglés).
Una de las características instantáneamente reconocibles del vidrio es la manera en la que refleja luz. Pero una nueva manera de crear texturas superficiales en el vidrio, desarrollada por investigadores del MIT, virtualmente elimina reflejos, produciendo vidrio que es casi irreconocible debido a su ausencia de reflejo – y cuya superficie causa que las gotas de agua reboten en él, como pequeñas bolas de hule.
El nuevo vidrio “multifuncional”, basado en nanotexturas superficiales que producen un arreglo de características cónicas, se auto-limpia y resiste el empañado y el reflejo, dicen los investigadores. Al final, esperan que pueda hacerse utilizando un proceso de manufactura económico que podría aplicarse a dispositivos ópticos, a pantallas de teléfonos inteligentes y televisores, paneles solares, parabrisas de autos e incluso ventanas en edificios.
La tecnología es descrita en un artículo publicado en el diario ACS Nano, escrito conjuntamente con los estudiantes graduados en ingeniería mecánica Kyoo-Chul Park y Hyungryul Choi, el antiguo posdoctorado Chih-Hao Chang, el profesor de ingeniería química Robert Cohen, y los profesores de ingeniería mecánica Gareth McKinley y George Barbastathis.
Paneles fotovoltáicos, explica Park, pueden perder hasta el 40 por ciento de su eficiencia dentro de seis meses conforme el polvo y la suciedad se acumulan en sus superficies. Pero un panel solar protegido por el nuevo vidrio que se auto-limpia, dice, tendría mucho menos problema. Adicionalmente, el panel sería más eficiente por que más luz sería transmitida a través de su superficie, en lugar de ser reflejada – especialmente cuando los rayos del sol están inclinados en un ángulo agudo al panel. En esos momentos, como temprano por las mañanas y antes del anochecer por las tardes, el vidrio convencional podría reflejar más del 50 por ciento de la luz, mientras que una superficie anti-reflejante reduciría el reflejo a un nivel insignificante.
Mientras que algo del trabajo anterior solamente trataba paneles solares con recubrimiento hidrofóbico, las nuevas superficies multifuncionales creadas por el equipo del MIT son aún más efectivas al repeler el agua, manteniendo los páneles limpios durante más tiempo, dicen los investigadores. Adicionalmente, recubrimientos hidrofóbicos existentes no previenen pérdidas por reflejo, dándole al nuevo sistema otra ventaja más.
Otras aplicaciones podrían incluir dispositivos ópticos como microscopios y cámaras a ser usadas en entornos húmedos, donde sus capacidades tanto anti-reflejos como anti-empañado podrían ser útiles. En dispositivos touch-screen, el vidrio no solo eliminaría los reflejos, sino que también resistiría la contaminación por sudor.
En definitiva, si el costo de dicho vidrio puede ser reducido lo suficiente, incluso ventanas de autos podrían beneficiarse, dice Choi, limpiándose a sí mismas de la suciedad y la arena en la superficie exterior de las ventanas, eliminando brillo y reflejos que pueden afectar la visibilidad, y previniendo el empañado en las superficies interiores.
El patrón de la superficie – que consiste en un arreglo de conos a nanoescala que son cinco veces tan altos como el ancho de su base de 200 nanómetros – está basado en un nuevo acercamiento de fabricación que desarrolló el equipo del MIT utilizando recubrimiento en una superficie de vidrio con varias capas delgadas, incluyendo una capa fotoresistiva, la cual es iluminada después con un patrón de reja y removida mediante grabado; grabados sucesivos producen las superficies cónicas. El equipo ya ha aplicado por una patente para el proceso.
Debido a que la forma de la superficie es nanotexturizada – en lugar de algún método particular de alcanzar la forma – la que provee las características únicas, Park y Choi dicen que en el futuro filmes de vidrios o polímeros transparentes podrían ser fabricados con dichas características superficiales simplemente pasándolas a través de un par de rollos de textura mientras aún están parcialmente fundidos; dicho proceso agregaría muy poco al costo de la manufactura.
Los investigadores dicen que obtuvieron su inspiración de la naturaleza, donde las superficies texturizadas que van desde las hojas del loto hasta los caparazones del escarabajo desértico y los ojos de las palomillas (o polillas) se han desarrollado en formas que comúnmente tienen múltiples propósitos a la vez. Aunque los arreglos de nanoconos puntiagudos en la superficie aparecen frágiles cuando se ven microscópicamente, los investigadores dicen que sus cálculos muestran que deben ser resistentes a un amplio rango de fuerzas, desde el impacto por gotas de lluvia en un fuerte aguacero o al polen y la arena cargados por el viento o hasta un golpe con un dedo. Pruebas adicionales serán necesarias para demostrar qué tan bien las superficies nanotexturizadas se mantienen a través del tiempo en aplicaciones prácticas.
Andrew Parker, un superior visitando al becario de investigación en el Colegio Green Templeton en la Universidad de Oxford en el Reino Unido, quien no estuvo involucrado en este estudio, dice, “Superficies multifuncionales en animales y plantas son comunes. Por primera vez, hasta donde yo sé, este artículo enseña una lección en la eficiencia de manufactura haciendo un dispositivo anti-reflejos y anti-empañado. Esta es la manera en la que la naturaleza trabaja, y podría ser el futuro de una ingeniería más verde donde dos estructuras, y dos procesos de manufactura, son reemplazados por uno”.
La investigación fue patrocinada por la Oficina de Investigación del Ejército a través del Instituto para Nanotecnología del Soldado del MIT; la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea; la Fundación de Investigación Nacional de Singapur a través del Centro de la Alianza para Investigación y Tecnología Singapur-MIT (SMART – Singapore-MIT Alliance for Research and Technology), y la Fundación Xerox. Park y Choi recibieron becas de Samsung y la Fundación Educativa Kwanjeong/Fundación de Becas STX, respectivamente.
Ingenieros biológicos del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de
Massachusetts) encuentra que las proteínas en las mucosidades ayudan a evitar infecciones virales.
Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés)
Las mucosidades usualmente provocan una fuerte repulsión, pero para la ingeniera biológica del MIT Katharina Ribbeck, es un material fascinante.
“Sin ellas, no seríamos capaces de oler, no seríamos capaces de reproducirnos, y todos seríamos víctimas de patógenos”, dice Ribbeck, quien estudia propiedades antivirales de mucinas, el componente principal de las mucosidades.
La mucosidad, que recubre superficies húmedas en los cuerpos de todos los animales, es la primera línea de defensa del cuerpo. Le permite a nutrientes, a otras moléculas vitales y al esperma entrar, pero mantiene fuera patógenos como ciertos virus peligrosos y bacterias. Ribbeck, la profesora asistente de Desarrollo de Carreras de Ingeniería Biológica, está tratando de encontrar cómo la mucosidad logra esta selectividad. De interés particular es el papel de las mucinas, el principal bloque de construcción de la mucosidad.
“Comúnmente son considerados como elementos de andamios inertes, pero la imagen que está emergiendo es que realmente tienen una función activa en el sistema defensivo del cuerpo”, dice Ribbeck.
Un mejor entendimiento de la función inmune de las mucosas podría arrojar luz sobre por qué ciertas personas son más susceptibles a infecciones virales o bacteriales, dice Ribbeck. La composición de las mucosas puede diferir entre personas, y también varía dependiendo de factores como la edad de una persona, la dieta y la época del año.
Investigación previa ha mostrado que las mucosas – proteínas largas con forma de hebra con muchas moléculas de azúcar pegadas – son abundantes en la leche materna, protegiendo a los niños contra virus como los rotavirus y el VIH. Para encontrar si este papel antiviral era más general, Ribbeck probó la habilidad de las mucosas para bloquear tres diferentes virus de que entraran en células.
Para este estudio, que apareció en una edición reciente del diario Biomacromolecules, Ribbeck y sus estudiantes crearon un gel de mucosas purificadas. Los investigadores recubrieron células epiteliales humanas con una capa de este gel y entonces las expusieron al virus del papiloma humano, influenza A y polyomavirus de célula de Merkel. Los tres virus fueron atrapados en el gel de la mucosa, previniendo que infecten las células.
El trabajo es “una extensión muy lógica” de estudios previos mostrando que las mucosas protegen el revestimiento del estómago de ser consumido por las enzimas digestivas encontradas en el estómago, y de bacterias en el estómago, dice Shyamsunder Erramilli, profesor de física en la Universidad de Boston. “Es uno bello testimonio de esta asombrosa molécula”, dice Erramilli, quien no estuvo involucrado en este estudio.
Ribbeck especula que los virus están atrapados por las moléculas de azúcar encontradas en las mucosas. Los azúcares enlazados a mucosas son similares a aquellos en las superficies celulares, a los que los virus normalmente se enganchan. Esta similaridad permitiría a estas moléculas servir como señuelos que capturan virus antes de que alcancen sus destinos.
En su estudio, encontrado por los Institutos Nacionales de la Salud, los investigadores también encontraron que la sal tiene un fuerte efecto en como bloquean las mucosas la entrada viral. La alta concentración de sal vuelve a las mucosas menos penetrables, lo que ofrece una posible explicación sobre por que hacer gárgaras o enjuagar los pasajes nasales con agua salada usualmente suaviza los síntomas del resfrío o la gripe, dice Ribbeck. Los investigadores ahora se encuentran investigando como la sal mejora el desempeño de las mucosas.
Ribbeck también planea estudiar como logran los virus superar la barrera defensiva mucosa. Ella sospecha que las bacterias podrían actuar como cómplices, rompiendo los azúcares encontrados en las mucosas y abriendo el camino para que pasen los virus. Además, los virus podrían montar las bacterias conforme estas abren su camino a través de la capa mucosa. Una vez que los virus infectan células, pueden regresar el favor apagando muchas de las defensas inmunitarias del cuerpo, dándole a las bacterias una mejor oportunidad de establecer su propias infecciones.
Aunque los investigadores miraron tres virus específicos en este estudio, creen que las mucosas deben tener los mismos efectos protectores contra la mayoría de los virus. Debido a eso, mucosas purificadas o sintéticas podrían ser buenos aditivos antivirales a los productos de higiene personal, dice Ribbeck. Las mucosas purificadas ya se usan como ingredientes en la saliva artificial, y al menos una compañía cosmética las usa en cremas hidratantes de alto nivel (por su propiedades humectantes, no sus efectos antivirales).
Las mucosas también podrían ser aditivos benéficos a las fórmulas de bebés. “Este es uno de los problemas molestos con la fórmula – no tiene los componentes del sistema inmune de la madre. Las mucosas protectoras podrían ayudar aquí”, dice Ribbeck.
Las imágenes de WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA, revelan una vieja estrella en medio de un estallido de fuego, rociando el cosmos con polvo. El hallazgo ofrece un raro vistazo en tiempo real en el proceso por el cual las estrellas como nuestro Sol siembran el universo con bloques de construcción para otras estrellas, planetas e incluso vida.
La estrella, catalogada como WISE J180956.27-330500.2, fue descubierta en imágenes tomadas durante el reconocimiento WISE en el año 2010, el estudio de infrarrojo más detallado hasta la fecha de la bóveda celeste entera. Se destacaba entre los demás objetos porque brillaba intensamente con luz infrarroja. Cuando se compara con imágenes tomadas hace más de 20 años, los astrónomos encontraron que la estrella era 100 veces más brillante.
“No estábamos buscando específicamente estos fenómenos, pero debido a que WISE escanea todo el cielo, pudimos encontrar tales objetos únicos”, dijo Poshak Gandhi de la Agencia de exploración aeroespacial Japonesa (JAXA), autor principal de un nuevo artículo que se publicará en el Astrophysical Journal Letters.
Los resultados indican que la estrella que explotó recientemente con grandes cantidades de polvo fresco, equivalente en masa a nuestro planeta Tierra. La estrella está calentando el polvo y lo hace brillar con luz infrarroja.
“Observando este período de cambio explosivo cuando en realidad es permanente, es muy raro,” dijo el co-autor Issei Yamamura de JAXA. “Estas erupciones de polvo probablemente ocurren sólo una vez cada 10.000 años en la vida de las estrellas viejas, y se cree que durará menos de unos cientos de años cada vez. Es un abrir y cerrar de ojos en términos cosmológicos”.
La vieja estrella está en la fase “gigante roja” de su vida. Nuestro propio sol se expandirá en una gigante roja en unos 5 mil millones de años. Cuando una estrella comienza a quedarse sin combustible, se enfría y se expande. Como las ráfagas de viento hasta las estrellas, arrojan capas de gas que se enfrían y se congelan en pequeñas partículas de polvo. Esta es una de las principales formas en que el polvo es reciclado en nuestro universo, haciendo su camino desde las estrellas más viejas de los recién nacidos sistemas solares. La otra forma, en la que el más pesado de los elementos se hace, es a través de las explosiones mortales, o supernovas, de las estrellas más masivas.
“Es una visión interesante sobre el programa de reciclaje cósmico”, dijo Bill Danchi, científico del programa WISE, en la sede de la NASA en Washington. “Estrellas evolucionadas, que ésta parece ser, contribuyen con alrededor del 50 por ciento de las partículas que componen los seres humanos”.
Los astrónomos saben de una estrella que actualmente está bombeando grandes cantidades de polvo. Llamado Objeto de Sakurai, esta estrella es mucho más adelantada en el proceso de envejecimiento que la recientemente descubierta por WISE.
Después de que Poshak y su equipo descubrieron la inusual estrella de polvo con WISE, regresaron a buscarla en anteriores estudios de infrarrojo de todo el cielo. El objeto no se ha visto en absoluto por el Satélite astronómico infrarrojo (IRAS), que voló en 1983, pero que se ve brillante en las imágenes tomadas como parte del Two Micron All-Sky Survey (2MASS) en 1998.
Poshak y sus colegas calculan que la estrella parece haber iluminado espectacularmente desde 1983. Los datos de WISE muestran que el polvo ha seguido evolucionando con el tiempo, con la estrella ahora escondida detrás de un velo muy espeso. El equipo planea dar un seguimiento con telescopios espaciales y terrestres para confirmar su naturaleza y para comprender mejor cómo las estrellas más viejas reciclan polvo en el cosmos.
El Laboratorio de Propulsion a Chorro, de Pasadena, California, administra y opera WISE para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. La nave espacial fue puesta en modo de hibernación después de escanear el doble de todo el cielo, completando sus objetivos principales. El investigador principal de WISE, Edward Wright, de la Universidad de California en Los Ángeles. La misión fue seleccionada competitivamente bajo el Programa de Exploradores de la NASA dirigido por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la agencia en Greenbelt, Md. El instrumento científico fue construido por el Laboratorio de Dinámica Espacial en Logan, Utah. La nave fue construida por Ball Aerospace & Technologies Corp. en Boulder, Colorado, operaciones de Ciencia y procesamiento de datos tendrá lugar en el Centro de Análisis y Procesamiento de Infrarrojo en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena. Caltech dirige el JPL (Jet Propulsion Laboratory) para la NASA.
La misión IRAS fue un esfuerzo de colaboración entre la NASA (JPL), los Países Bajos y el Reino Unido. La misión 2MASS fue un esfuerzo conjunto entre Caltech, la Universidad de Massachusetts y la NASA (JPL). Los datos se archivan en el Centro de Análisis y Procesamiento Infrarrojo en Caltech.
