lunes, 11 de febrero de 2013

¿Por qué la gripe es implacable, y cómo podría ayudar la tecnología?

 

Ficha de la enfermedadCada año, a partir de septiembre, los funcionarios de salud pública intentan convencer a la gente de que se vacune contra la gripe de ese año. Pero hacerlo no te garantiza que no vayas a caer enfermo.      
 
La gripe estacional es causada por los virus de la gripe, que pueden mutar a medida que se propagan de persona a persona, lo que hace que cada año aparezca una nueva cepa del virus. Los anticuerpos que el cuerpo produce después de enfermarse o en respuesta a una vacuna contra la gripe podrían no funcionar un año más tarde. Además, cada temporada de gripe está dominada por varias cepas diferentes del virus, y los funcionarios de salud deben tratar de predecir cuáles combatir ya que se necesitan meses para producir la vacuna. Cada mes de febrero, la Organización Mundial de la Salud recomienda qué tres virus deben ser incluidos en las vacunas de la próxima temporada en el Hemisferio Norte (la OMS hace una recomendación similar para el hemisferio sur cada mes de septiembre), y en EE.UU., la Agencia Estadounidense del Medicamento (FDA, por sus siglas en inglés) habitualmente recomienda que esas tres cepas se incluyan en la vacuna de la temporada que viene. Aunque este proceso conlleva el riesgo de que la vacuna no coincida con las cepas dominantes en la próxima temporada, resulta necesario.
 
En la actualidad, la producción de vacunas contra la gripe se inicia con huevos de gallina. Se inyecta un virus vivo en los huevos, para que se replique dentro de ellos. Después, los fabricantes abren los huevos, cosechan y purifican el virus, matan los patógenos y los cortan en trozos más pequeños. Las piezas inactivadas de las tres cepas seleccionadas se mezclan a continuación en una vacuna contra la gripe, que entrena el sistema inmunológico del cuerpo para responder ante el virus real.
 
Diversos investigadores públicos y privados están trabajando para desarrollar vacunas 'universales' contra la gripe que acabarían con la necesidad de recibir una nueva vacuna cada año. Cuando padecemos la gripe o recibimos una vacuna típica contra la gripe, el cuerpo responde produciendo anticuerpos que atacan una proteína en el virus llamada hemaglutinina. Esta proteína permite que el virus entre en las células, y los anticuerpos que la atacan impiden dicha entrada. Sin embargo, esta proteína también muta rápidamente, por lo que los anticuerpos que el organismo produzca este año podrían no reconocer la proteína al año siguiente. 

Virus de la gripe
Un estudio interdisciplinar liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descrito un sensor electroquímico capaz de cuantificar la capacidad infectiva potencial que puedan tener nuevas cepas de virus gripales hacia un huésped aviar o humano. Los resultados, publicados en la revista Advanced Functional Materials, indican que, por su alta selectividad, facilidad de uso, tamaño y coste, este dispositivo podría emplearse como herramienta analítica en programas de monitoreo realizados de forma descentralizada en unidades de análisis o en ambulatorios.
 


El dispositivo descrito en este estudio está compuesto por una celda de tres electrodos, definidos en un mismo sustrato de silicio, fabricados mediante tecnología microelectrónica, sobre los que se ha desarrollado un receptor selectivo biomimético. Este receptor consiste en una membrana sintética que trata de emular la doble membrana lipídica de las células diana, de forma que la interacción de los virus varía según su naturaleza. La respuesta al virus provoca un cambio en la impedancia electroquímica del sensor que puede ser fácilmente medida con una instrumentación sencilla, robusta y compacta. La capacidad de los virus de la gripe para infectar las células de una especie aviar o de humanos se basa en el reconocimiento de unos receptores presentes en la superficie de las células diana, normalmente las células del epitelio respiratorio, que consisten en moléculas de ácido siálico unidas al azúcar galactosa que, a su vez, se presentan unidas a diversas glicoproteínas y glicolípidos de la superficie celular.
 
 
 
Representación del sensor desarrollado
 
A diferencia de los inmunosensores que emplean anticuerpos como receptores, la arquitectura biomimética del sensor es capaz de interaccionar selectivamente con diferentes fenotipos del virus de la gripe, tal y como ocurre en la membrana lipídica de las células. Con este dispositivo, el análisis de la especificidad del receptor de los virus de la gripe se podría llevar a cabo de forma mucho más rápida y económica que los métodos utilizados habitualmente, los cuales requieren equipos y técnicas mucho más complejas.
La aplicación del sensor electroquímico nos informaría sobre la agresividad potencial de una nueva cepa emergente del virus de la gripe y, por lo tanto, serviría para implementar con mayor celeridad las medidas profilácticas más adecuadas para evitar la progresión de la infección.

domingo, 10 de febrero de 2013

Una forma más limpia de usar el carbón


El carbón es abundante y barato, pero quemarlo es un asunto sucio. Esta semana investigadores de la Universidad Ohio State (EE.UU.) han anunciado un hito en el desarrollo de una forma mucho más limpia de usar la energía que contiene el carbón, un proceso denominado bucle químico que tiene el potencial de reducir o eliminar una amplia gama de contaminantes, incluyendo el dióxido de carbono y los óxidos de nitrógeno que forman los hongos de contaminación que cubren las ciudades.
 
En las plantas eléctricas de carbón convencionales, el carbón se pulveriza para convertirlo en un fino polvo que se quema en aire y produce el vapor que moverá las turbinas. Este proceso da lugar a llamas a altas temperaturas que generan el contaminante óxido de nitrógeno, y el dióxido de carbono que se genera es difícil de aislar y capturar porque solo representa una pequeña fracción de los gases de combustión.
 
En el bucle químico el carbón no entra en contacto con el aire, sino que se expone a materiales que contienen oxígeno como el óxido de hierro. El cabrón reacciona con estos materiales y la energía que contiene rompe la unión entre el oxígeno y el hierro. La reacción produce un gas de dióxido de carbono prácticamente puro y metal de hierro (junto con el mineral wüstita). Se genera electricidad al retirar el hierro de la cámara de reacción y arde, es decir, se le permite reaccionar con el oxígeno del aire. Esto libera el calor que producirá el vapor.
Este rebuscado proceso tiene al menos dos ventajas. Por un lado produce un flujo puro de dióxido de carbono que es fácil capturar y está listo para ser enterrado. Y por otro, al quemar el hierro en el aire se generan temperaturas más bajas que no producen óxido de nitrógeno.
Inicialmente el proceso se sugirió como forma de mejorar la eficiencia de las plantas eléctricas. Ahora la esperanza es que podría suponer, si se aplica a gran escala, una de las formas más baratas de reducir las emisiones de dióxido de carbono, aumentando muy poco el coste de la electricidad.
Un método alternativo para producir flujos de dióxido de carbono puros es quemar carbón en oxígeno puro, pero el equipo para producir oxígeno puro es caro.
 
Los investigadores de Ohio State también están investigando otra versión de bucle químico en la que el carbón se gasifica y la combinación resultante de gases de hidrógeno y monóxido de carbono, denominados gas de síntesis o sintegas, reacciona con el óxido de hierro (ver "Uso de óxido para capturar el CO2 de las plantas de carbón").

sábado, 9 de febrero de 2013

Nuevo método para mejorar el transporte de corriente eléctrica en superconductores

Nanopatterned superconducting structures.Investigadores del Instituto de Investigación de Nanociencia de Aragón (INA) de la Universidad de Zaragoza y del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (instituto mixto UZ-CSIC) han conseguido en un estudio internacional con EEUU, Rusia y España, un nuevo método para mejorar el transporte de corriente eléctrica en materiales superconductores, sin pérdidas y de forma más accesible y económica.

El estudio Magnetic field-induced dissipation-free state in superconducting nanostructures, en el que han participado los científicos Ricardo Ibarra, Javier Sesé, Rosa Córdoba, por parte del INA, y José María De Teresa, por parte del ICMA, se ha publicado en la revista científica Nature Communications.
Los superconductores pueden transportar corriente eléctrica sin pérdidas (resistencia cero) por debajo de unos valores de temperatura y campo magnético, llamados críticos. Sin embargo, en la práctica, resulta imprescindible enfriar los superconductores muy por debajo de la temperatura crítica, ya que sus propiedades se degradan notablemente cerca de dichos valores críticos.
Reentrance of the dissipation-free state.Este enfriamiento es costoso y los investigadores buscan desde hace décadas métodos que permitan obtener resistencia cero cerca de dichos valores críticos, es decir, conseguir las mismas propiedades y eficacia en el transporte de la corriente eléctrica, pero a temperaturas más cercanas a la temperatura ambiente.
Por regla general, la aparición de resistencia eléctrica en los superconductoresestá asociada con el movimiento de vórtices, diminutos tornados cuánticos formados por parejas de electrones circulando alrededor de un núcleo de tamaño nanométrico. En el trabajo, se proporciona un nuevo método para inmovilizar dichos vórtices, de tal manera, que es posible aumentar, hasta cerca de los valores críticos, el rango del transporte de corriente sin pérdidas.
 
Pero además, los autores de esta investigación han preparado muestras superconductoras de diversas geometrías utilizando técnicas de nanofabricación muy avanzadas existentes en el Laboratorio de Microscopías Avanzadas de la Universidad de Zaragoza. Así, han encontrado geometrías que son particularmente eficaces para impedir el movimiento de vórtices justo cuando es más dañino para la superconductividad: cerca de los valores críticos.
Theory for the superconducting wire.Este trabajo abre una nueva vía para investigar vórtices en nanoestructuras. En el artículo se proponen nuevos conceptos: en hilos de dimensiones laterales tales que solo puede entrar una fila de vórtices, se crean unas barreras laterales, que crecen conforme los vórtices están más juntos y que los mantienen fijos de una forma muy eficaz, aunque aumente la temperatura dentro de un cierto rango. El resultado es muy sorprendente: la resistencia eléctrica de los superconductores estudiados cae bruscamente al incrementar la temperatura o el campo magnético, justo cuando se esperaría que la superconductividad desaparezca.
Los investigadores prosiguen con su colaboración e intentarán observar el agrupamiento de vórtices por técnicas de microscopía avanzadas. El objetivo es ayudar a desarrollar el potencial tecnológico de los superconductores.
 
Phase slip activation barrier.Muchos investigadores son optimistas con respecto a la idea de poder encontrar, algún día, un material superconductor a temperatura ambiente. Pero también piensan que dicho material, todavía hipotético, sería poco interesante para las aplicaciones, ya que en él los vórtices se moverían con demasiada facilidad. El descubrimiento presentado en este trabajo proporciona nuevas ideas para encontrar métodos de fabricación que hagan posible, entre otras cosas, el uso de los superconductores para un transporte más accesible y económico de la corriente eléctrica.