Agente anticancerígeno en nanotubos
En colaboración con el Japan Science and Technology Agency (JST) y el Cancer Institute of the Japan Foundation for Cancer Research (JFCR), NEC ha encapsulado cisplatin, un tipo de agente antitumoral, en nanotubos de carbono denominados "carbon nanohorns", un tipo de nanotubos de carbono de 2-5 nanometros de diámetro y 40-50 nanometros de longitud. Cuando varios cientos de "nanohorns" son agregados, forman una esfera con un diámetro de 100 nanometros.
Utilizando el microssopio electrónico, los tres socios han observado que el cisplatin mantiene sus estructura molecular y forma y un cluster of 2nm en el nanohorn. Los experimentos con células han confirmado que el agente es gradualmente liberado desde el nanohorn, destruyendo las células cancerígenas.
Los nanotubos de carbón ofrecen nuevas técnicas de terapia genética
Gracias a los últimos avances científicos en la medicina, se han logrado identificar muchos de los genes relacionados con ciertas enfermedades, y actualmente investigaciones utilizan estos nuevos conocimientos para desarrollar nuevos tratamientos para dichas enfermedades.
Se cree que se podría reemplazar genes defectuosos o ausentes a través de la implantación en células humanas desde el exterior del mismo tipo de gen. Este proceso no resulta sencillo porque, como el ADN no puede traspasar las membranas células, se requiere la ayuda de un transportador. Ejemplos de este tipo de transportador incluyen un virus, un lisosoma o péptido especial. Un equipo europeo de investigadores ha desarrollado un nuevo método para introducir el ADN en células de mamíferos a través de nanotubos de carbón modificados.
Los nanotubos de carbón son estructuras diminutas con forma de aguja y fabricados con átomos de carbón.
Para utilizar nanotubos como transportador de genes, era necesario modificarlos. El equipo de investigadores logró enlazar al exterior de los nanotubos de carbón varias cadenas hechas de átomos de carbón y oxígeno cuyo lateral consiste en un grupo de aminos cargados positivamente (– NH3+). Esta pequeña alteración hace que los nanotubos sean solubles. Además, los grupos cargados positivamente atraen a los grupos de fosfatos cargados negativamente en el esqueleto del ADN. Al utilizar estas fuerzas electrostáticas atractivas, los científicos lograron fijar de forma sólida plasmidos al exterior de de los nanotubos. Luego contactaron los híbridos de nanotubo-ADN con su cultivo celular de células de mamífero.
El resultado fue que los nanotubos de carbón, junto con su cargamento de ADN, entraron dentro de la célula. Imágenes de microscopio electrónico mostraron la forma en la que los nanotubos penetraron la membrana celular.
Los nanotubos no dañan a las células porque, a diferencia de los anteriores sistemas de transporte genética, no desestabilizan la membrana al penetrarla. Una vez dentro de la célula, los genes resultaron ser funcionales. El uso de nanotubos de carbón como transportador no se limitará al transplante de genes. Nuevos avances científicos lograrán que sea posible el transporte de medicamentos y el desarrollo de otras nuevas técnicas médicas.
Definición de un nanómetro
miércoles, 1 de julio de 2009
¿Cuánto mide un nanometro? El significado de la "nano" es una dimensión: 10 elevado a -9.
Esto es: 1 nanometro = 0,000000001 metros.
Es decir, un nanometro es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro.
También: 1 milímetro = 1.000.000 nanometros.
Para que un papel el tamaño de un post it (esos papeles de color amarillo con un poco de adhesivo que permite pegar notas en oficinas, papeles, cocinas...) pareciese tener el tamaño de 3 nanometros, tendríamos que colocarlo el otro lado del mundo.
Bacteria y células son demasiado grandes para nanociencia. Pero un virus, un átomo y una molécula tienen un tamaño nanométrico. A la escala nanométrica, los materiales tienen un comportamiento muy distinto al de propiedades más grandes.
Definición de un nanotubo
Los nanotubos de carbono de otros elementos representan probablemente hasta el momento el más importante producto derivado de la investigación en fullerenes (los científicos hispanos no se ponen de acuerdo sobre la traducción de la palabra fullerene - en distintos trabajos se pueden encontrar la palabra original, o fullerenos o fulerenos...Nosotros utilizaremos siempre la original utilizado en los círculos de investigadores, para así evitar confusión). Los nanotubos llevaron a los científicos y premios Nobel Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley a descubrir el buckyball C60.
Los nanotubos se componen de una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas. Algunos nanotubos están cerrados por media esfera de fullerene, y otros no están cerrados. Existen nanotubos monocapa (un sólo tubo) y multicapa (varios tubos metidos uno dentro de otro, al estilo de las famosas muñecas rusas). Los nanotubos de una sola capa se llaman single wall nanotubes (SWNTS) y los de varias capas, multiple wall nanotubes (MWNT)
Los nanotubos tienen un diámetro de unos nanometros y, sin embargo, su longitud puede ser de hasta un milímetro, por lo que dispone de una relación longitud:anchura tremendamente alta y hasta ahora sin precedentes.
La investigación sobre nanotubos de carbono es tan apasionante (por sus múltiples aplicaciones y posibilidades) como complejo (por la variedad de sus propiedades electrónicas, termales y estructurales que cambian según el diámetro, la longitud, la forma de enrollar...).
Para comprender mejor los nanotubos, pueden ver esta presentación interactiva de nanotubo que hemos encontrado en la excelente página sobre nanoestructuras de carbono publicado por el Profesor V.H. Crespo de la Universidad Penn State.
Los nanotubos de carbono son las fibras más fuertes que se conocen. Un solo nanotubo perfecto es de 10 a 100 veces más fuerte que el acero por peso de unidad y poseen propiedades eléctricas muy interesantes, conduciendo la corriente eléctrica cientos de veces más eficazmente que los tradicionales cables de cobre
El grafito (sustancia utilizada en lápices) es formado por átomos de carbono estructurados en forma de panel. Estas capas tipo-panel se colocan una encima de otra. Una sola capa de grafito es muy estable, fuerte y flexible. Dado que una capa de grafito es tan estable sola, se adhiere de forma débil a las capas al lado, Por esto se utiliza en lápices - porque mientras se escribe, se caen pequeñas escamas de grafito.
En fibras de carbono, las capas individuales de grafito son mucho más grandes que en lápices, y forman una estructura larga, ondulada y fina, tipo-espiral. Se pueden pegar estas fibras una a otras y formar así una sustancia muy fuerte, ligera (y cara) utilizada en aviones, raquetas de tenis, bicicletas de carrera etc.
Pero existe otra forma de estructurar las capas que produce un material más fuerte todavía, enrollando la estructura tipo-panel para que forme un tubo de grafito. Este tubo es un nanotubo de carbono.
Los nanotubos de carbono, además de ser tremendamente resistentes, poseen propiedades eléctricas interesantes. Una capa de grafito es un semi-metal. Esto quiere decir que tiene propiedades intermedias entre semiconductores (como la silicona en microchips de ordenador, cuando los electrones se muevan con restricciones) y metales (como el cobre utilizado en cables cuando los electrones se mueven sin restricción). Cuando se enrolla una capa de grafito en un nanotubo, además de tener que alinearse los átomos de carbono alrededor de la circunferencia del tubo, también las funciones de onda estilo mecánica cuántica de los electrones deben también ajustarse. Este ajuste restringe las clases de función de onda que puedan tener los electrones, lo que a su vez afecta el movimiento de éstos. Dependiendo de la forma exacta en la que se enrolla, el nanotubo pueda ser un semiconductor o un metal.
¿Por qué es importante la Nanociencia?
Existen varios motivos por los que se considera la nanociencia como uno de los desarrollos científicos actuales más importantes. Primero la disponibilidad de nuevos instrumentos que permiten "ver" y "tocar" las cosas a nano escala. En los años 80 se inventó el primero microscopio de efecto túnel, capaz de "ver" átomos.
Unos años después se inventó el primer microscopio de fuerza atómica que mejoró aun más la capacidad microscópica así como los tipos de materiales que se podrían investigar hasta llegar a la escala de nanometros. También se ha mejorado la capacidad de microscopios electrónicos que hoy en día pueden mostrar imágenes captados desde el ámbito nano.
Además de estas nuevas tecnologías, los científicos se han dado cuenta del potencial futuro de este tipo de investigación. La nanociencia podría en efecto transformar la forma en la que viviemos.
Los líderes políticos de países desarrollados en todo el mundo han empezado a invertir en la nanociencia y nanotecnología. Con el aumento en las inversiones, el paso al que se logran nuevos descubrimientos también aumenta tanto en nuevos institutos universitarios dedicados a la nanociencia, como en laboratorios y empresas del sector privado.
Definición de la Nanociencia
¿Qué es la nanociencia? La palabra nanociencia es una compuesta de dos palabras: la palabra en latín "Nanus" que quiere decir enano, y la palabra Ciencia.
Nano se utiliza para describir una billonísima parte de algo. Por ejemplo, un nanometro, que se mide sobre la escala de diámetros atómicos. Un pelo humano tiene un grosor de unos 100.000 nanometros.
La nanociencia es el estudio de átomos, moléculas y objetos cuyo tamaño se mide sobre la escala nanométrica (1-100 nanometros).
La nanociencia es distinta a las otras ciencias porque aquellas propiedades que no se pueden ver a escala macroscopica adquieren importancia, como por ejemplo propiedades de mecánica cuántica y termodinámicas. En vez de estudiar materiales en su conjunto, los científicos investigan con átomos y moléculas individuales. Al aprender más sobre las propiedades de una molécula, es posible unirlas de forma muy bien definida para crear nuevos materiales con nuevas e increíbles características.
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