Tecnología - X (Diez) Curiosidades

El Cúmulo Fénix Establece Ritmo Récord En La Formación De Estrellas

Phoenix Cluster — Imagen: NASA / CXC / M.Weiss

Astrónomos han encontrado un cúmulo de galaxias extraordinario, uno de los objetos más grandes en el universo, que está rompiendo varios récords cósmicos importantes. Observaciones del cúmulo Fénix con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio Polo Sur de la Fundación Nacional de la Ciencia y otros ocho observatorios de clase mundial, pueden forzar a los astrónomos a replantear cómo estas estructuras colosales y las galaxias que habitan en ellas evolucionan.

Estrellas están formándose en el cúmulo Fénix a la velocidad más alta jamás observada en el centro de un cúmulo de galaxias. El objeto también es el productor más poderoso de rayos X de cualquier cúmulo conocido y entre los más masivos. Los datos también sugieren que la velocidad de enfriamiento de gas caliente en las regiones centrales del cúmulo es la más grande jamás observada.

El cúmulo Fénix está ubicado a 5.7 miles de millones de años luz de la Tierra. Se nombra no solo por la constelación en que está localizado, sino también por sus notables propiedades.

“Mientras que las galaxias en el centro de la mayoría de los cúmulos pueden haber estado inactivas por miles de millones de años, la galaxia central en este cúmulo parece haber vuelto a la vida con un nuevo estallido de formación de estrellas”, dijo Michael McDonald, un miembro del Hubble en el Instituto Tecnológico de Massachusetts y autor líder de un artículo que apareció el día de ayer en el número de la revista Nature. “La mitología del Fénix, un ave resucitó entre los muertos, es una gran manera de describir este objeto revivido”.

Al igual que otros cúmulos de galaxias, Fénix contiene una vasta reserva de gas caliente, que se ejerce en la materia más normal – no la materia oscura – luego todas las galaxias en los cúmulos combinadas. Este depósito solo puede ser detectado con los telescopios de rayos X como Chandra. La idea predominante alguna vez había sido que este gas caliente debería enfriarse con el tiempo y hundirse para la galaxia en el centro del cúmulo. La mayoría de los cúmulos de galaxias han formado muy pocas estrellas durante los últimos mil millones de años. Los astrónomos piensan que el agujero negro supermasivo en la galaxia central de un cúmulo de energía bombea al sistema. Previniendo enfriamiento de gas que provoque un estallido de formación estelar.

El famoso cúmulo Perseus es un ejemplo de un agujero negro bramando de energía y previniendo el enfriamiento del gas para formar estrellas a una velocidad elevada. Repetidos estallidos en forma de potentes chorros desde un agujero negro en el centro de Perseus creó una cavidad gigante y produjo ondas de sonido con una increíble profundidad, que, a su vez, mantiene el gas caliente.

Vea una animación del Cluster Phoenix:

“Pensamos que estos sonidos muy profundos pueden ser encontrados en los cúmulos de galaxias en todas partes”, dijo el co-autor Ryan Foley, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts. “El cúmulo Fénix está mostrándonos que este no es el caso – o por lo menos hay momentos en la música que esencialmente se detiene. Chorros desde el agujero negro gigante en el centro del cúmulo al parecer no son lo suficientemente potentes como para prevenir el cúmulo de gas de enfriamiento”.

Con su agujero negro no produce chorros suficientemente potentes, el centro del cúmulo Fénix es un hervidero de estrellas que se están formando alrededor de 20 veces más rápido que en el cúmulo de Perseo. Esta velocidad es la más alta vista en el centro de un cúmulo de galaxias pero no la más alta vista en cualquier lugar en el universo. Sin embargo, otras áreas con la velocidad de formación de estrellas más altas, localizadas fuera de cúmulos, tienen velocidades de sólo alrededor de dos veces más alta.

El ritmo frenético del nacimiento de las estrellas y enfriamiento de gas en el cúmulo Fénix están causando que a la Galaxia y al agujero negro se añada masa muy rápidamente – una fase importante los investigadores predicen que será relativamente de corta duración.

“La galaxia y su agujero negro están experimentando un crecimiento insostenible”, dijo el co-autor Bradford Benson, de la Universidad de Chicago. Este crecimiento acelerado no puede durar más de unos cien millones de años. De otra manera, la galaxia y el agujero negro sería mucho más grande que sus contrapartes en el universo cercano”.

Extraordinariamente, el cúmulo Phoenix y su galaxia central y agujero negro supermasivo ya están entre los objetos más masivos que se conocen de su tipo. Debido a su enorme tamaño, los cúmulos de galaxias son los objetos cruciales para estudiar cosmología y evolución de las galaxias, así que encontrar uno con tales propiedades extremas como el cúmulo Phoenix es importante.

“Esta explosión de estrella espectacular es un descubrimiento muy importante porque sugiere que tenemos que replantear cómo las galaxias masivas en los centros de cúmulos crecen”, dijo Martin Rees de la Universidad de Cambridge, un experto de renombre mundial en cosmología que no estuvo involucrado con el estudio. “El enfriamiento de gas caliente podría ser una fuente mucho más importante de las estrellas de lo que se pensaba”.

El Cúmulo Fénix originalmente fue detectado por el Telescopio Polo Sur de la Fundación Científica Nacional, y más tarde fue observado en luz visible por el Observatorio Gemini, el Blanco Telescope de 4 metros y el Telescopio de Magallanes, todo en Chile. El gas caliente y su velocidad de enfriamiento se estimaron a partir de datos de Chandra. Para medir la tasa de formación de estrellas en el cúmulo Phoenix, se utilizaron varios telescopios basados en el espacio, incluyendo el Wide-field Infrared Survey Explorer de la Nasa, el Galaxy Evolution Explorer y Herschel de ESA.

El Centro de Vuelos Espaciales Marshall en Huntsville, Alabama, dirige el Programa Chandra para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla lChandra y operaciones de vuelo de Cambridge, Massachusetts. Observatorio Gemini.

Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

El ‘Mighty Eagle’ Prototipo Robótico De La NASA, Vuela De Nuevo

El “Mighty Eagle”, un Lander prototipo robótico de la NASA, está volando alto otra vez para una serie de pruebas, que se realizan en el Centro de Vuelos Espaciales Marshall de la NASA, en Huntsville, Alabama.

Desde su última vuelta de prueba en 2011, el equipo del Mighty Eagle ha hecho actualizaciones significativas para la guía de controles en la cámara del Lander, impulsando su capacidad autónoma. El Lander “verde” de tres patas impulsado por 90 por ciento de peróxido de hidrógeno puro, recibe sus órdenes de una computadora a bordo que activa sus propulsores de a bordo para llevarlo a un aterrizaje controlado usando un perfil de vuelo pre-programado. Se encuentra a 4 pies de altura y 8 pies de diámetro y, cuando se alimenta pesa 700 libras.

En esta serie de pruebas, que continuarán hasta Septiembre, el prototipo de Lander va a volar de forma autónoma y flotar a 30 pies para dos pruebas, y hasta 100 metros para otras dos pruebas, y luego moverse hacia los lados, para aterrizar con seguridad a 30 pies de distancia de la plataforma de lanzamiento. La prueba demuestra lo que se necesita para realizar el descenso final de un aterrizaje autónomo controlado en la luna, asteroides u otros cuerpos sin aire.

“Estas pruebas de aterrizaje proporcionan los datos necesarios para expandir nuestra capacidad de ir a otro destino”, dijo el Dr. Greg Chavers, gerente de ingeniería y pruebas de calentamiento de gas en la sección de los conductores en el Centro Marshall. “También se avanza en nuestro conocimiento de los componentes de ingeniería necesario para las futuras misiones humanas y robóticas”. La NASA utiliza el Mighty Eagle para madurar la tecnología necesaria para desarrollar una nueva generación de pequeños módulos de aterrizaje robóticos, versátiles, inteligentes, capaces de alcanzar las metas científicas y de exploración a través del sistema solar.

Video del vuelo del Mighty Eagle el 8 de agosto, en el Centro Marshall:

El prototipo de Lander Mighty Eagle fue desarrollado por el Centro Marshall y el Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland, por la División de Ciencias Planetarias de la NASA, Sede de la Dirección de Misiones Científicas. Socios clave en este proyecto incluye el Centro Von Braun de la ciencia e innovación, que incluye la Corporación Internacional de Aplicaciones científicas, Dynetics Corp. y Teledyne Brown Engineering, Inc., todos de Huntsville.

Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

Los 6 Docks de iPads Más Originales y Creativos

Cuando se trata de guardar un iPad, hay algunas ideas que son 100% originales y creativas; dandote una experiencia entretenida.

a98287_i22 — 1. Macintosh Classic base Dock para iPad, creado por algunos modders japoneses

a98287_i16 — 2. Si tu iPad es sagrado para ti; este es el perfecto altar para dejarlo descansar.

a98287_i42 — 3. Esta máquina de escribir de la vendimia es un accesorio bonito, funcional y único para su oficina en casa.

a98287_i112 — 5. Tomando el concepto de iPad, para reemplazar la televesión literalmeta, el soporte de iPad V-Luxe convierte tu iPad en un televisor con estilo de los 50’s.

a98287_i122 — 6. ¿Es usted un adicto a juegos Arcade? Usted puede utilizar su portátil de Arcade con su iPad.

Palabras claves: estuches ipad, estuches ipad increibles, los mejores estuches de ipad, los mejores montajes de ipad, los mas creativos montajes de ipad, ipad docks.

Encuentro Cercano Del Hubble Con La Nebulosa Tarántula

Volviendo sus ojos a la Nebulosa Tarántula, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, ha tomado un close up de las afueras de la nube de la nebulosa.

Las estructuras tenues brillantes son la firma de un ambiente rico en gas de hidrógeno ionizado, llamado
H II por los astrónomos. En realidad este aparece de color rojo, pero la elección de los filtros y colores de esta imagen, que incluye exposiciones tanto en luz visible e infrarroja, que hace que el gas aparezca de color verde.

Estas regiones contienen estrellas formadas recientemente, que emite una poderosa radiación ultravioleta que ioniza el gas alrededor de ellas. Estas nubes son efímeras como el tiempo de los vientos estelares de las estrellas recién nacidas y el proceso de ionización llegará lejos, dejando cúmulos estelares como las Pléyades.

Localizada en la Gran Nube de Magallanes, una de nuestras galaxias vecinas, y situada a una distancia de 170,000 años luz de la Tierra, la Nebulosa Tarántula es la nebulosa mas brillante conocida en el Grupo Local de galaxias. También es la más grande (alrededor de 650 años luz de diámetro) y la más activa región de formación estelar conocida en nuestro grupo de galaxias, contiene numerosas nubes de polvo y gas y dos cúmulos de estrellas brillantes. Una reciente imagen de Hubble muestra una gran parte de la nebulosa inmediatamente adyacente a este campo de visión.

El cúmulo en el centro de la nebulosa Tarántula es relativamente joven y muy luminoso. Aunque está fuera del campo de visión de esta imagen, la energía de ella es responsable de la mayor parte del brillo de la nebulosa, incluyendo la parte que vemos aquí. La nebulosa es, de hecho, tan luminosa que, si se encontrara a 1,000 años luz de la Tierra, podría proyectar sombras en nuestro planeta.

La Nebulosa Tarántula fue la anfitriona de la supernova más cercana jamás detectada desde la invención del telescopio, la supernova 1987A, que era visible para el ojo desnudo.

La imagen fue producida por la Cámara Avanzada para Inspecciones del Hubble, y tiene un campo de visión de aproximadamente 3.3 por 3.3 minutos de arco.

Una versión de esta imagen se inscribió en la Competencia de Procesamiento de Imagen de Tesoros Ocultos del Hubble por el participante Judy Schmidt. Tesoros Ocultos es una iniciativa para invitar entusiastas astrónomos a buscar en los archivos del Hubble imágenes impresionantes que nunca han sido vistas por el público en general. La competencia ya ha finalizado y los resultados serán publicados pronto.

Nebulosa Tarántula imagen Hubble — Imagen: NASA/ESA

Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

La Nueva Forma De La NASA Para Rastrear El Formaldehído

El científico de la NASA, Tom Hanisco, está ayudando a llenar un gran vacío sobre la comprensión científica de la cantidad de contaminación urbana – y más precisamente el formaldehído – que al final termina en la atmósfera superior de la Tierra, donde puede causar estragos en la capa de ozono protectora del planeta.

Él y su equipo del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, han desarrollado un dispositivo fluorecente inducido por láser, automatizado y ligero, que mide los niveles de este compuesto orgánico difícil de medir en la baja tropósfera y nuevamente a altitudes mucho más elevadas. El principal objetivo es determinar la cantidad de contaminación que una tormenta puede transportar a través de la convección y luego utilizar esos conocimientos para mejorar modelos químico-climáticos. “Es un gran problema en el modelado el saber cómo tratar el transporte y las nubes”, explicó Hanisco.

En la primavera, voló el Instrumento In-Situ Airborne Formaldehyde por primera vez en una aeronave de investigación DC-8 de la NASA, un antiguo avión de pasajeros que puede volar hasta a 43,000 pies (13 km).

In-Situ Formaldehyde Instrument — Header Arkinson, estudiante graduada de la Universidad de Maryland, se muestra aquí monitorizando el Instrumento Formaldehído In-Situ, que ayudó a demostrar en un DC-8 de la NASA. Crédito: NASA

Tamaño y Sensibilidad

“A la gente le gusta este instrumento porque es pequeño, sensible, y fácil de mantener”, dijo Hanisco. El instrumento pesa solo 60 libras (27 kg), y por lo tanto se instala fácilmente en el interior de naves de otras investigaciones, incluyendo el ER-2 de la NASA, Global Hawk, y WB57, que vuelan a altitudes mucho más elevadas. Además, es automatizado y no requiere a nadie de a bordo para funcionar, dijo Hanisco.

Antes de su desarrollo, sólo otro instrumento aéreo podía medir el formaldehído. Ese instrumento, sin embargo, pesaba 600 libras (272 kg), requería un operador a bordo, y utilizaba una técnica de medición menos sensible – espectroscopía de absorción – para recolectar datos.

He estado haciendo fluorescencia inducida por láser en otras moléculas por un tiempo”, Hanisco dijo, explicando por qué solicitó y recibió fondos de Investigación y Desarrollo Internos de Goddard para aplicar la técnica de medición a un instrumento sensible al formaldehído. “El formaldehído no se mide bien a altitudes elevadas. Había una necesidad real para el mejoramiento”.

Con fluorescencia inducida por láser (LIF), un láser que primero ilumina las especies de interés y “entonces lo miras fluorecer. Es un instrumento de conteo de un solo fotón”, dijo Hanisco. En consecuencia, es más rápido y más sensible -incluso a concentraciones de partes por billón, dijo.

La campaña DC-8 en Kansas, patrocinado por el Proyecto de Química y Nubes Convectivas Profundas del Centro Nacional para la Investigación Atmosférica, llevó la sabiduría de su búsqueda, probando que su instrumento ofrece una mejora en un factor de 10 en tamaño, sensibilidad y complejidad. Durante esa campaña, un DC-8 volaba tan bajo como 500 pies (152 metros) sobre el suelo y tomó muestras del aire entrando en una tormenta. En seguida se elevó en espiral hasta 30,000 a 40,000 pies (9 a 12 km) y midieron el aire proveniente de la parte superior de la tormenta.

“Un Gran Paso Adelante”

El instrumento encontró que del 30 al 40 por ciento del formaldehído producido en la capa “límite” – la parte más baja de la tropósfera más cercana a la superficie terrestre – fue transportado para la tropósfera superior durante las tormentas. “Ese número es una guía aproximada, pero no la teníamos antes. Cada tormenta es diferente, pero saber cuánto aire pasa a través es un gran paso adelante”.

Hanisco atribuye el éxito del instrumento a su diseño extremadamente simplificado y un nuevo sistema de láser de fibra que es más pequeño y menos costoso que los utilizados en otros instrumentos tipo LIF. También atribuye su éxito a un nuevo sistema de muestreo de aire, que cuenta con un vaso – y un tubo recubierto de teflón que atrae y dirige el aire al interior de la celda de detección del instrumento. Aunque el sistema de muestreo de polímero recubierto permite que el aire fluya con rapidez, su superficie evita que las partículas se peguen – particularmente útil ya que éstas podrían corromper los resultados. “Tuvimos que trabajar duro para asegurar que el sistema de muestreo fuera tan buena como la detección”, dijo Hanisco.

Hanisco anticipa muchas otras oportunidades de vuelo en el futuro. “Había una necesidad real para este instrumento. No hay una gran cantidad de instrumentos por ahí haciendo esto”.

Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)

Amulet: Una Nueva Forma de Seguridad Para Dispositivos Móviles

Un grupo de investigadores ha propuesto la autenticación de sistemas informáticos de dispositivos móviles, por medio de un sensor que utilizaría las propiedades elétricas únicas del cuerpo de una persona para reconocer su identidad.

En un documento, los investigadores, del Instituto para la Seguridad, Tecnología y Sociedad de la Universidad de Darmouth, explicaron que el dispositivo contendría pequeños electrodos para medir la bioimpedancia – una medida de cómo los tejidos del cuerpo se oponen a una pequeña corriente alterna aplicada – y que aprendería la manera única en que el cuerpo de la persona que lo usa responde a la corriente alterna de diferentes frecuencias. De esta manera, y por medio de un algoritmo de reconocimiento, se determinaría si la persona coincide con la bioimpedancia medida.

El usuario simplemente tendría que vestir este accesorio, que no distaría mucho de un reloj de pulsera, para que los dispositivos que lleve consigo funcionen, es decir, no tendría la necesidad de ingresar contraseñas constantemente.

“Hemos propuesto el concepto de un dispositivo portátil, en un factor de forma de reloj de pulsera, que se encargaría de coordinar la red de sensores del área corporal de una persona, proporcionando una raíz de confianza. Este dispositivo también proporciona una plataforma perfecta para la implementación de un mecanismo de reconocimiento biométrico. Esperamos que la electrónica necesaria y los sensores de contacto con la piel para la bioimpendancia puedan ser fácilmente integrados en un dispositivo como Amulet”, indicaron los investigadores.

Los dispositivos reconocen la presencia de cada uno de los otros y detectan si están en el mismo cuerpo, y desarrollan secretos compartidos desde los cuales se derivan claves de cifrado para establecer comunicaciones fiables y seguras. El objetivo de esto es garantizar la seguridad de los dispositivos portables de monitorización de condiciones de la salud, a un nivel de detalle sin precedentes.

Además agregan que los datos recogidos por los sensores se pueden compartir de manera automática con un servicio de red social o con un Registro Médico Electrónico, para que un profesional de la salud los interprete. Sin embargo, el proceso para una interpretación acertada de los datos es lo que aún requiere una mayor cantidad de información, ya que las condiciones de salud consideradas normales para una persona, pueden ser diferentes para otra, y sería necesario tener información sobre el medio ambiente del usuario, la actividad que está realizando en un momento dado, su ubicación y contexto social, entre otros.

La investigación de Dartmouth fue apoyada por la National Science Foundation y por el Departamento de Salud y Servicios Humanos de los Estados Unidos.

Referencia
http://www.networkworld.com/ (en inglés)

Investigadores construyen un kit de herramientas para biología sintética

Factor de transcripción — Imagen: Christine Daniloff/iMol

Ingenieros diseñan nuevas proteínas que puedan ayudar a controlar los novedosos circuitos genéticos en las células.

Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).

Por cerca de 12 años, los biólogos sintéticos han estado trabajando en maneras de diseñar circuitos genéticos para realizar funciones novedosas como fabricar nuevas drogas, producir combustible e incluso programar el suicidio de células cancerosas.

Alcanzar estas complejas funciones requiere controlar muchos componentes genéticos y celulares, incluyendo no solo genes sino también las proteínas regulatorias que los encienden y los apagan. En una célula viviente, las proteínas llamadas factores de transcripción comúnmente regulan este proceso.

Hasta ahora, la mayoría de los investigadores han diseñado sus circuitos genéticos usando factores de transcripción encontrados en bacterias. Sin embargo, estos no siempre se traducen bien a células no bacteriales y puede ser un desafío aescalarlos, haciendo más difícil crear circuitos complejos, dice Timothy Lu, profesor asistente de ingeniería eléctrica y ciencia computacional y un miembro del Laboratorio de Investigación de Electrónica.

Lu y sus colegas en la Universidad de Boston, la Escuela de Medicina de Harvard y el Hospital General de Massachusetts han encontrado un nuevo método para diseñar factores de transcripción para células no bacteriales (en este caso, células de levadura). Su librería inicial de 19 factores de transcripción debería ayudar a superar el cuello de botella existente que ha limitado las aplicaciones de la biología sintética, dice Lu.

Este proyecto es parte de un esfuerzo más grande que se está llevando a cabo para desarrollar “partes” genéticas que pueden ser ensambladas en circuitos para alcanzar funciones específicas. A través de este esfuerzo, Lu y sus colegas esperan hacer más fácil el desarrollo de circuitos para hacer exactamente lo que quiere un investigador.

“Si observas el registro de partes, muchas de estas partes vienen de un revoltijo de organismos diferentes. Los juntas en tu organismo elegido y esperas que funcione,” dice Lu, el autor correspondiente de un artículo describiendo la nueva técnica de diseño de factor de transcripción en la edición del 3 de agosto del diario Cell.

Los autores principales del artículo incluyen a Ahmad Khalil, profesor asistente de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston, LU, y el posdoctorado de la universidad de Boston Caleb Bashor. Otros autores son la estudiante graduada de Harvard Cherie Ramirez; la investigadora asistente de la Universidad de Boston Nora Pyenson; Keith Joung, jefe asociado de patología para la investigación en el Hospital General de Massachusetts; y James Collins, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston.

Uniendo ADN

Avances recientes en el diseño de proteínas que unen el ADN le dieron a los investigadores el impulso que necesitaban para comenzar a contruir una nueva librería de factores de transcripción.

Dedo de cinc Cys2His2. Imagen: Thomas Splettstoesser

Los factores de transcripción incluyen una sección que reconoce y se anexa a una secuencia específica de ADN llamada promotor. La proteína recluta entonces una enzima llamada ARN polimerizado, que comienza el copiado del gen en el mensajero ARN, la molécula que carga las instrucciones genéticas al resto de la célula.

En muchos factores de transcripciones, la sección que une el ADN consiste de proteínas conocidas como dedos de cinc, que apuntan a diferentes secuencias de ADN dependiendo de su estructura. Los investigadores basaron sus nuevos diseños de dedos de cinc en la estructura de una proteína dedo de cinc que ocurre naturalmente. “Al modificar los aminoácidos específicos dentro del dedo de cinc, puedes hacer que se unan con nuevas secuencias objetivo”, dice Lu.

Los investigadores conectaron los nuevos dedos de cinc a segmentos activadores existentes, permitiéndoles crear muchas combinaciones de fuerza variable y especificidad. También diseñaron factores de transcripción que trabajan juntos, para que un gen solo pueda ser encendido si los factores se unen uno con el otro.

Andrew Ellington, un profesor de bioquímica en la Universidad de Texas en Austin, dice que el trabajo es un importante paso hacia crear circuitos más complejos en células no bacteriales. “Están creando un montón de nuevos factores de transcripción, y lo han hecho en una manera modular, creando herramientas adicionales que la gente puede usar para diseñar nuevos circuitos”, dice Ellington, quien no fue parte del equipo investigador.

Hacia mayor complejidad

Dichos factores de transcripción deberían hacer hacer más fácil para los biólogos sintéticos el diseñar circuitos para realizar tareas como sentir las condiciones ambientales de una célula.

En este artículo, los investigadores contruyeron algunos circuitos simples en levadura, pero planean desarrollar circuitos más complejos en estudios futuros. “No contruimos un circuito masivo de 10 o 15 factores de transición, pero eso es algo que definitivamente estamos planeando hacer en el futuro”, dice Lu. “Queremos ver que tanto podemos escalar el tipo de circuitos que podemos construir con este marco de trabajo”.

Los circuitos de biología sintética pueden ser análogos o digitales, al igual que los circuitos eléctricos. Los circuitos digitales incluyen funciones lógicas como compuertas AND y OR, que le permiten a las células hacer decisiones inequívocas como si deben pasar por un suicidio celular programado. Las funciones análogas son útiles para sensores que toman mediciones continuas de una molécula específica en la célula o su entorno. Al combinar estos circuitos, los investigadores pueden crear sistemas más complejos en los que una decisión digital sea activada una vez que el sensor alcanza un cierto umbral.

Además de construir circuitos más complejos, los investigadores están planeando tratar sus nuevos factores de transcripción en otras especies de levadura, y eventualmente en células de mamíferos, incluyendo células humanas. “Lo que realmente esperamos al final del día es que la levadura sea una buena plataforma de lanzamiento para diseñar estos circuitos”, dice Lu. “Trabajando en células de mamíferos es más lento y tedioso, así que si podemos construir circuitos verificados y partes en levadura y entonces importarlos, eso sería la situación ideal. Pero no hemos probado que podemos hacer eso todavía”.

La investigación fue patrocinada por el Instituto Médico Howard Hughes, los Institutos Nacionales de Salud, la Oficina de Investigación Naval, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa (DARPA – Defense Advanced Research Projects Agency) y la Fundación Nacional de Ciencia, todos de los Estados Unidos.

Reimpreso con permiso de MIT News.

Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Nuevo fármaco candidato muestra promesa contra el cáncer

Cancer pánico — Imagen: Custom Medical Stock Photo/Getty

Un compuesto de platino podría ofrecer una alternativa al cisplatino, un agente de quimioterapia ampliamente usado.

Anne Trafton, MIT News Office. Original (en inglés).

Las drogas que contienen platino están entre los fármacos contra el cáncer más poderosos y ampliamente usados. Sin embargo, dichas drogas tienen efectos secundarios tóxicos, y las células de cáncer pueden eventualmente volverse resistentes a ellas.

El profesor de química del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) Stephen J. Lippard, quien ha pasado la mayoría de su carrera estudiando los fármacos con platino, ha identificado ahora un compuesto que mata las células cancerosas mejor que la cisplatina, la droga contra el cáncer más comúnmente utilizada. El nuevo compuesto podría ser capaz de evadir la resistencia de las células de cáncer a los compuestos tradicionales de platino.

“He creído por un largo tiempo que hay algo especial sobre el platino y su habilidad para tratar el cáncer,” dice Lippard. Usando nuevas variantes, “podríamos tener una oportunidad de aplicar platino a un rango más amplio de tipos de cáncer, con más éxito,” dice.

De izquierda a derecha: Ying Song, Stephen J. Lippard y Ga Young Park. Imagen: M. Scott Brauer

Lippard es el autor principal de un artículo describiendo el nuevo fármaco candidato, conocido como fenantriplatino (phenanthriplatin), en el Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). El autor líder es el posdoctorado Ga Young Park; otros autores son la estudiante graduada Justin Wilson y la posdoctorado Ying Song.

El cisplatino, aprobado por vez primera para tratar el cáncer en 1978, es particularmente efectivo contra el cáncer de testículo, y también es usado para tratar tumores de ovarios y algunos de pulmón, así como linfoma y otros cánceres. Al centro hay un átomo de platino ligado a dos moléculas de amoniaco y dos iones de cloruro. Cuando el compuesto entra en una célula cancerosa, se carga positivamente debido a que las moléculas de agua reemplazan sus iones de cloruro. El ion positivo resultante puede atacar el ADN cargado negativamente, formando vínculos con las hebras de ADN volviendo difícil, si no imposible, que la célula lea esa sección de ADN. Mucho de este daño, si no es reparado, mata la célula.

Por muchos años, Lippard ha estudiado el mecanismo de la acción del cisplatino y ha estado tras de drogas similares que podrían ser más poderosas, trabajar contra más tipos de cáncer, tener menos efectos secundarios y evadir la resistencia de las células cancerosas.

Una manera de hacer eso es variar la estructura del compuesto de platino, alterando su actividad. En este caso, los investigadores estudiaron compuestos que son similares al cisplatino, pero solo tienen un átomo de cloruro reemplazable. Dicho compuesto puede pegarse al ADN en solo un sitio en lugar de dos.

De investigación temprana sobre los compuestos de platino realizado en los años 70, los investigadores pensaron que los compuestos de platino necesitaban dos puntos de unión en el ADN para tener un efecto en las células cancerosas. Sin embargo, en los años 80, se descubrió que ciertos compuestos de platino cargados positivamente que solo pueden ligarse al ADN en un sitio tienen actividad contra el cáncer, re-encendiendo interés en ellos.

En el 2008, el grupo de Lippard investigó un compuesto llamado piriplatino (pyriplatin), en el cual uno de los átomos de cloruro es reemplazado por un anillo de piridina de seis miembros que incluye cinco átomos de carbono y un átomo de nitrógeno. Este compuesto tiene algo de actividad contra el cáncer, pero no era tan poderoso como el cisplatino o el oxaliplatino, otro fármaco contra el cáncer basado en platino aprobado por la FDA (Food and Drug Administration – Administración de Comida y Drogas) de los Estados Unidos.

Lippard se propuso entonces crear compuestos similares con anillos más grande, lo que el teorizó que podría ser más efectivo bloqueando la transcripción de ADN. Uno de esos fue el fenantriplatino, el compuesto descrito en el nuevo artículo de PNAS.

El fenantriplatino fue probado contra 60 tipos de células cancerosas como parte el programa de revisión de fármacos contra el cáncer del Instituto Nacional del Cáncer de los Estados Unidos, y se encontró que era de cuatro a 40 veces más poderoso que el cisplatino, dependiendo del tipo de cáncer. También mostró un patrón diferente de actividad que el del cisplatino, sugiriendo que podría ser usado para tratar tipos de cáncer contra los que el cisplatino es inefectivo.

Una razón para la eficacia del fenantriplatino es que puede enrar en las células de cáncer más fácil que el cisplatino, dice Lippard. Estudios previos han mostrado que los compuestos de platino que contienen carbono pueden pasar a través de canales específicos, encontrados en abundancia en células cancerosas, que permiten entrar compuestos orgánicos cargados positivamente. Otra razón es la habilidad del fenantriplatino de inhibir la transcripción, el proceso mediante el cual las células convierten ADN a ARN en el primer paso de la expresión genética.

Otra ventaja del fenantriplatino es que parece ser capaz de evadir algunas defensas contra los cisplatino de las células cancerosas. Los compuestos que contienen azufre encontrados en las células, como la glutationa (glutathione), pueden atacar el platino y destruirlo antes de que alcance a ligarse al ADN. Sin embargo, el fenantriplatino contiene un anexo de tres anillos voluminosos que parece prevenir que el azufre desactive los compuestos de platino tan efectivamente.

Luigi Marzilli, un profesor de quimioterapia en la Universidad del Estado de Louisiana, dice que el nuevo compuesto parece ser muy prometedor. “Expande la utilidad de los fármacos de platino y evita algunos de los problemas que las drogas existentes tienen,” dice Marzilli, quien no fue parte del equipo investigador.

Los investigadores se encuentran conduciendo ahora pruebas animales para determinar como la droga es distribuida a través del cuerpo, y que tan bien mata los tumores. Dependiendo de los resultados, podrían modificar el compuesto para mejorar esas propiedades, dice Lippard.

Reimpreso con permiso de MIT News.

Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Nuevo vehículo aéreo capaz de vuelo rápido, preciso y repetible

El Robot Locomotion Group de CSAIL revela un nuevo vehículo aéreo controlado por computadora que puede realizar giros muy pronunciados.

Abby Abazorius, CSAIL. Original (en inglés)

¿Cómo maneja un pájaro el viento, colgándose sin ningún esfuerzo mientras es azotado por ráfagas de viento y vuela a través de grupos de árboles con una precisión perfecta? El profesor asociado Russ Tedrake del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia Computacional quiere entender como los pájaros pueden operar bajo dichas condiciones y crear máquinas que puedan hacer lo mismo. Su meta actual es desarrollar un vehículo aéreo que pueda volar como un pájaro, lanzándose a través de árboles y estrechamente evitando obstáculos durante un vuelo a toda velocidad.

Tedrake y el Robot Locomotion Group, su grupo de investigación en el Laboratorio de Ciencia Computacional e Inteligencia Atificial (CSAIL – Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory), recientemente reveló un video de un nuevo vehículo aéreo controlado por computadora que puede realizar precisamente giros muy pronunciados, girando 90 grados para lanzarse a través de una abertura más estrecha que las alas del avión.

Esta investigación es parte de una iniciativa de cinco años de múltiples investigaciones patrocinadas por la Oficina de Investigación Naval, liderada por Tedrake e involucrando investigadores del la Universidad de Carnegie Mellon, Harvard, MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts), Universidad de Nueva York y la Universidad de Stanford, para desarrollar un vehículo aéreo no tripulado (VANT o UAV por sus siglas en inglés de unmanned aerial vehicle) del tamaño de un pájaro capaz de vuelo rápido, preciso y repetible a velocidades de 10-15 metros por segundo. El vehículo aéreo desarrollado por Tedrake y su equipo puede operar actualmente a velocidades de 7-8 metros por segundo.

“Somos inspirados por los pájaros, pero no estamos tratando de construir un sistema que los imite exactamente”, dice Andrew Barry, un estudiante graduado en el grupo de investigación de Tedrake. “Estamos tratando de tomar ideas de la naturaleza y entonces construir un sistema diseñado”.

Para crear un VANT capaz de volar como los pájaros, el grupo de investigación de Tedrake primero diseño un vehículo aéreo especial que pudiera manejar el vuelo a alta velocidad. Con la ayuda del profesor Mark Drela del Departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT, el grupo construyó un vehículo aéreo con alas de espuma chapeadas con fibra de vidrio que eliminan la necesidad de alerones, superficies de control típicamente usadas para el control de giro en un vehículo aéreo. El centro del avión está hecho de hule para que el avión pueda resistir colisiones. El vehículo tiene alas de 71.12 cms y con toda la instrumentación a bordo, incluyendo cámaras estéreo de alta velocidad, pesa actualmente 573 gramos.

“El avión es como un rompecabezas tridimensional de alta tecnología que casi no contiene pegamento. Consiste de más de 30 piezas independientes, muchas de las cuales se deslizan o encajan juntas”, dice Tim Jenks, un ingeniero mecánico quien está trabajando en el grupo de investigación de Tedrake. “Muchas de estas piezas son diseños cortados por láser que podrían ser fácilmente producidos en grandes cantidades”.

Por el momento, el avión es operado usando un sistema de captura de movimientos similar a aquellos usados en Hollywood, pero en el futuro los investigadores están planeando implementar un sistema de visión para guiar y controlar el avión.

El vehículo aéreo de los investigadores. — El vehículo aéreo no tripulado de los investigadores. Imagen: Andrew Barry

Controlar un vehículo aéreo que está realizando tan complicados movimientos a altas velocidades es difícil debido a lo complejo e impredecible del flujo del aire a altos ángulos de ataque, como cuando está realizando un giro muy pronunciado. Antes de volar, los modelos computacionales permiten a los investigadores planear una trayectoria a través de los obstáculos. Entonces, gracias a un sistema de control cuadrático lineal que varía en el tiempo, el avión puede ser guiado precisamente a través de maniobras muy pronunciadas. Durante el vuelo, una computadora remota procesa la trayectoria del avión y envía los resultados al avión de manera inalámbrica, donde las computadoras a bordo envían señales eléctricas a los motores, que activan las alas del avión.

El equipo decidió probar su trabajo con una demostración de giro pronunciado por que la maniobra los forzó a resolver un complicado problema de control.

“Elegimos el experimento con giro pronunciado porque nos forzó a resolver todos los problemas correctos”, dice Barry. “Es un desafío y problema de control, ya que el vehículo aéreo tiene que ser capaz de volar precisamente y realmente rápido. Además, es complicado hacer que el vehículo aéreo gire adecuadamente por que el flujo de aire no es suave”.

“El desafío de la tarea de giro pronunciado fue generar trayectorias para el avión que lo llevaran a sus límites físicos de lo que es capaz mientras sigue la trayectoria de manera consistente y segura”, dice Anirudha Majumdar, un estudiante graduado en el grupo de Tedrake. “Veo la tarea en el video como un pequeño paso hacía la tarea más grande que nos hemos propuesto de volar a través de entornos llenos de obstáculos como bosques. El acercamiento sería tener una gran “librería” de trayectorias similares a la del video que el avión pueda elegir según sus sensores proveen más información sobre los árboles/obstáculos enfrente de él”.

Ultimadamente, la meta del trabajo de Tedrake es ganar un mejor entendimiento para la teoría del control, y como operar máquinas bajo condiciones complejas y variantes como disturbios aerodinámicos. Trabajando en un proyecto como desarrollar un vehículo aéreo que pueda volar como un pájaro y realizar giros pronunciados le permite a Tedrake y a su equipo probar la efectividad de sus sistemas de control con resultados muy claros.

“[Este proyecto] nos fuerza a formular la pregunta correcta por la razón correcta,” dice Tedrake. “Tener equipo como este nos mantiene honestos al evaluar nuestro trabajo para entender mejor la teoría de control”.

Reimpreso con permiso de MIT News.

Fuente
http://web.mit.edu/ (en inglés)

Concepto de rayos X de la NASA inspirado de un rollo de cinta Scotch®

La inspiración detrás de la búsqueda del científico Maxim Markevitch de la NASA para construir un espejo de rayos X altamente especializado, usando una técnica nunca antes intentada, viene de una fuente inusual: un rollo de cinta Scotch®

Markevitch y un equipo de expertos en óptica de rayos X en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, han comenzado a investigar la viabilidad de la configuración de un espejo de bajo costo de cinta plástica y enrrollándola estrechamente como la adhesiva pegajosa que encontramos comúnmente en la mayoría de los hogares y oficinas.

“Recuerdo que mirar un rollo de cinta Scotch y pensar, ‘era posible usar el mismo diseño para capturar rayos X duros’ “, Markevitch recordó. “Hablé con algunas personas, y para mi sorpresa, no vieron ninguna razón importante por la que no se podía hacer”.

Con el financiamiento del Fondo del Centro de Innovación de la NASA, el equipo ahora está llevando a cabo la idea en “fase inicial” de Markevitch y ha comenzado la prueba de materiales candidatos que podrían ser modelados en un espejo laminado capaz de recoger los rayos X — una propuesta ambiciosa en sí misma. Para capturar estos fotones siempre esquivos, los espejos deben ser curvos y anidados dentro de un conjunto óptico cilíndrico. La geometría redondeada permite a la luz de alta energía alimentar a sus superficies, muy similar a la rozadura de una piedra en la superficie de un estanque.

La motivación de Markevitch es el hecho de que estos espejos altamente especializados consumen mucho tiempo y son costosos de construir y ensamblar, a pesar de los esfuerzos para reducir drásticamente los costos de producción. Para chacer las cosas más exigentes está el hecho de que los observatorios de rayos X en el futuro probablemente requieran áreas de recolección mucho más grandes, por lo que requiere un número aún mayor de segmentos de espejos individuales y todos deben estar anidados, recubiertos con capas de materiales altamente reflectantes, y perfectamente alineados dentro de sus conjuntos ópticos. “Es mucho trabajo la fabricación de estas envolturas rígidas y asegurarse de que están correctamente alineadas” dijo él.

La Ciencia

La ciencia que a Markevitch le gustaría seguir es aquella que requeriría un espejo más grande. Durante las últimas décadas, la NASA ha puesto en marcha varios observatorios de rayos X sensibles a “rayos X blandos” de baja energía, incluyendo el Observatorio de rayos X Chandra. Se ha descubierto y fotografiado la débil, difusa señal de rayos X de una variedad de fuentes astrofísicas dominadas por la emisión térmica, tales como las galaxias y cúmulos de galaxias. Otras misiones, como el satélite Swift de la NASA, fueron sensibles a los rayos gamma de alta energía, pero carecían de capacidad de formación de imágenes.

“Queda un espacio de descubrimiento grande y totalmente inexplorado de tenues y difusos objetos astrofísicos no térmicos emitiendo en rayos X de alta energía”, dijo Markevitch.

Una clase de objetos esperando ser mejor entendidos son los rayos cósmicos — partículas subatómicas altamente energéticas generadas en el espacio profundo — que residen en cúmulos de galaxias y otras estructuras de gran escala en el Universo. Los científicos creen que los rayos cósmicos y los campos magnéticos entre cúmulos de galaxias pueden alterar la física dentro de los cúmulos de galaxias. Un mejor entendimiento de esta física podría revelar más sobre el nacimiento y la evolución del cosmos, dijo Markevitch.

Para estudiar los rayos císmicos, sin embargo, los observatorios tendrían que ser sintonizados para rayos X duros. Aunque el recientemente lanzado Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) de la NASA y el nuevo Telescopio de Rayos X de Japón, también conocido como Astro-H, son sensibles a los rayos X duros, Markevitch dijo que estos sólo “van a rozar la superficie de este espacio de descubrimiento”. Dado que la señal es tan débil, sólo un telescopio de imágenes de rayos X con un área de recolección 30 veces más grande que la de NuSTAR, trabajando con los actuales y futuros radiotelescopios, podría hacer el trabajo, dijo Markevitch.

“Sin embargo, a nuestro entender, nada por el estilo está previsto ni propuesto en los Estados Unidos o en otros lados debido al costo que algo como esto representa”, dijo.

La única solución entonces es desarrollar una nueva tecnología que reduciría considerablemente el costo de construcción de óptica de rayos X y aumentar el tamaño del área colectora de luz. “Si podemos construir un espejo que sea lo suficientemente grande, este podría ser el camino a seguir”, dijo.

Bajo su plan de investigación, Markevitch, Takashi Okajima, Zhang, y Peter Serlemitsos están adquiriendo y probando cinta candidata que estaría recubierta por una cara con una multicapa de material reflectante y luego se enrollarla en un rollo, formando un gran número de envoltorios densamente empacados que están separados por el grosor variante de la cinta. “La superficie colectora es automática, es laminada, autosuficiente, y ya está alineada”, dijo Markevitch. Múltiples rollos luego se colocan en un conjunto óptico, proporcionando un área de recolección mucho más grande, o, en otras palabras, un espejo más grande.

“La idea de la cinta Scotch de Maxim se encuentra en una etapa temprana”, dijo Zhang. “En el año que viene, vamos a saber si tiene la oportunidad de funcionar”.

Si lo hace, podría ser “cambio de juego para la astronomía de rayos X duros”, dijo Markevitch. “Podría reducir significativamente el costo de la construcción de grandes espejos, trayendo al alcance la posibilidad de construir un espejo con un área efectiva de 10 a 30 veces mayor que los actuales telescopios de rayos X”.

http://www.nasa.gov/ (en inglés)