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Archivos de la categoría ‘Química’

Herschel-HIFI desvela los precursores moleculares de la vida en la Nebulosa

Publicado por Jordi Guzman en 8 marzo 2010


El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las moléculas orgánicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Orión, una de las regiones más espectaculares de formación estelar en nuestra Vía Láctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una

Espectro de HIFI de la Nebulosa de Orión superpuesto a una imagen de Orión obtenida por el telescopio espacial Spitzer. Crédito: ESA, HEXOS y el consorcio HIFi.

primera ilustración del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formación de moléculas orgánicas en el espacio.

El espectro, uno de los primeros que se obtienen con HIFI, completamente restablecido desde enero de 2010 de unas dificultades técnicas iniciales, demuestra fehacientemente que el instrumento está funcionando a pleno rendimiento. Algunas de las características sorprendentes en el espectro obtenido con HIFI incluyen un rico patrón de picos, cada uno de los cuales representa la emisión de luz de una molécula específica en la Nebulosa de Orión. Esta nebulosa es conocida por ser una de las fábricas de productos químicos más prolíficas en el espacio, aunque la ni la totalidad de su composición química ni las vías para la formación de las moléculas se conocen aún bien. Escudriñando en este patrón de picos del espectro, los astrónomos han identificado unas pocas moléculas comunes que aparecen en todas partes del espectro, pero la identificación de muchas otras líneas de emisión que aparecen en el espectro está en curso actualmente.

Gracias a esta primera identificación obtenida, ha sido posible comenzar a evidenciar la firma de moléculas especialmente interesante puesto que son los precursores directos de las moléculas que propician la vida. Un rasgo característico del espectro de Orión es su riqueza espectral: entre las moléculas que se pueden identificar en este espectro aparecen moléculas de agua, monóxido de carbono, formaldehído, metanol, dimetil éter, cianuro de hidrógeno, óxido de azufre, dióxido de azufre y sus análogos de isotópicos. Se espera identificar muchas otras nuevas moléculas orgánicas.

“Este espectro de HIFI, y los muchos que están por venir, proveerá un tesoro virtual de información sobre el inventario de sustancias químicas en general y sobre cómo se forman moléculas orgánicas en una región de formación estelar activa. Alberga la promesa de una profunda comprensión de la química del espacio una vez que tengamos los estudios completos del espectro disponible”, dijo Edwin Bergin, de la Universidad de Michigan, investigador principal del Programa Clave de HEXOS en Herschel. Gracias a la financiación de los Ministerios de Ciencia e Innovación y de Fomento, el Centro de Astrobiología (CAB) y el Observatorio Astronómico Nacional (OAN, IGN) han contribuido muy significativamente al diseño y construcción de HIFI. Jesús Martín-Pintado del CAB, quién ha liderado el desarrollo de herramientas avanzadas de análisis de datos, comenta que “en el contexto de la química prebiótica HIFI abre, por primera vez, la posibilidad de determinar cómo evoluciona la química en una gran variedad de objetos celestes, desde las moléculas más simples hasta los compuestos orgánicos mas complejos”.

Rafael Bachiller, director del OAN, asegura que “las observaciones de HIFI nos desvelan un Universo de enorme y sorprendente riqueza química”. En el OAN se ha desarrollado parte del sistema de detección de HIFI, lo que ha necesitado de años de intenso trabajo por parte de sus ingenieros. Bachiller se muestra muy satisfecho por esta labor y añade que “no cabe duda de que HIFI está produciendo ya una auténtica revolución en el campo de la Astroquímica”.

Alta resolución sin precedentes HIFI fue diseñado para proporcionar espectros de resolución extremadamente alta y abrir la investigación a nuevos rangos de longitud de onda, completamente inaccesibles para los telescopios terrestres. “Es asombroso ver cómo funciona HIFI”, dijo Frank Helmich, investigador principal HIFI de SRON Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. “Obtuvimos este espectro en pocas horas y ya supera claramente a cualquier otro espectro, en cualquier otra longitud de onda, tomado en Orión. Las moléculas orgánicas están por todas partes en este espectro, incluso en los niveles más bajos, que da idea de la fidelidad de HIFI. El desarrollo de HIFI duró ocho años, pero realmente valió la pena esperar”.

Este espectro es uno de los obtenidos poco después de que HIFI reanudase sus operaciones a bordo de Herschel. En agosto de 2009, HIFI experimentó una subida pico de voltaje inesperada en el sistema electrónico, probablemente causado por una partícula cósmica de alta energía, por lo que fue apagado temporalmente. El equipo de la misión estudió a fondo este problema y desarrolló una solución que protege el instrumento de los efectos de este tipo de eventos. El 14 de enero de 2010, HIFI cambió con éxito a la electrónica de repuesto y reinició una secuencia de ensayos y de verificación, previas a las observaciones científicas iniciadas a partir del 28 de febrero. Ahora se une de nuevo con los otros dos instrumentos de Herschel, SPIRE y PACS, en su exploración del Universo infrarrojo lejano.

Herschel es un observatorio espacial de la ESA con los instrumentos científicos proporcionados por consorcios dirigido por investigadores principales europeos, con una importante participación de la NASA.

HIFI es un espectrómetro de alta resolución diseñado y construido por un consorcio financiado nacionalmente liderado SRON Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos. El consorcio incluye a institutos de Francia, Alemania, EE.UU., Canadá, Irlanda, Italia, Polonia, Rusia, España, Suecia, Suiza y Taiwán. La identificación de las numerosas características presentes en el espectro de Orión, con transiciones de especies moleculares particulares, requiere el uso de sofisticadas bases de datos de moléculas, resultado de muchos años de trabajo de espectroscopia en el laboratorio. Para las asignaciones moleculares de este espectro HIFI se ha utilizado la base de datos espectroscopia molecular de Colonia (Cologne Database of Molecular Spectroscopy, CDMS) y una base de datos equivalente en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA.

El Centro de Astrobiología es un centro mixto del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial “Esteban Terradas” (INTA) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Está ubicado dentro del campus del INTA, en Torrejón de Ardoz.

El Observatorio Astronómico Nacional es un centro dependiente del Instituto Geográfico Nacional (IGN).

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)

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Científicos españoles consiguen elaborar un papel más blanco y ecológico

Publicado por Jordi Guzman en 24 febrero 2010


Científicos del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) han desarrollado un proceso de blanqueo para obtener pasta de papel más blanca, menos contaminante y de la misma calidad que la convencional gracias a la utilización de sustancias naturales. Este método, realizado en el Centro de Investigación en Sanidad Animal (CISA), podrá aplicarse en la industria papelera.

Para blanquear pastas de celulosa en la fabricación de papel los métodos químicos convencionales utilizan reactivos

Fermentador para el crecimiento del hongo Pycnoporus sanguineus Foto: INIA.

costosos o compuestos clorados que se caracterizan por la emisión de sustancias tóxicas y difíciles de eliminar del medio ambiente.

Ahora, científicos del laboratorio de Celulosa y Papel del Centro de Investigación Forestal (CIFOR) del INIA han desarrollado un método de blanqueo de pastas con un reactivo natural no contaminante, como son las enzimas. De esta forma, es posible disminuir el uso de otros productos perjudiciales o que tienen un coste elevado para la industria como el peróxido de hidrógeno.

Las enzimas utilizadas, denominadas lacasas fúngicas, proceden del hongo Pycnoporus sanguineus y actúan eliminando la lignina, una sustancia que le da el color parduzco a la madera, sin alterar otros componentes beneficiosos como la celulosa, responsable de la resistencia del papel.

El estudio, publicado recientemente en la revista Bioresource Technology, refleja que el producto elaborado con este método no pierde calidad en cuanto a propiedades mecánicas. Además, la blancura del papel mejora hasta un quince por ciento respecto a su homólogo obtenido sin enzimas.

Por otro lado, aunque el nuevo procedimiento es más ecológico porque disminuye el uso de reactivos y por tanto la emisión de contaminantes, los autores señalan que las etapas químicas no se pueden sustituir totalmente. “Las enzimas ayudan al proceso pero no tanto como para emplearlas sin esos productos. Por eso actualmente las investigaciones se centran en el uso de las enzimas como pretratamiento para conseguir blanquear la pasta del papel”, afirma María Eugenia Eugenio Martín, coautora del estudio e investigadora del CIFOR-INIA.

Uso en la industria papelera

Sobre la posibilidad de utilizar las lacasas en la industria papelera, los científicos son optimistas: “la enzima es eficaz a altas temperaturas lo que facilitará su implantación dentro de las secuencias industriales de blanqueo. Para ello, primero habrá que evaluar si el coste añadido por la introducción de una etapa más al ciclo de blanqueo compensa al ahorro total de reactivos químicos”, concluyen.

En la investigación también han participado Sara María Santos, Jose María Carbajo, Juan Antonio Martín, Raquel Martín-Sampedro y Juan Carlos Villar, del laboratorio de Celulosa y Papel del Centro de Investigación Forestal (CIFOR) del INIA y Aldo Enrique González, del Centro de Investigaciones Biológicas del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)

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Identificada una sustancia clave para evitar recaer en el hábito de fumar

Publicado por Jordi Guzman en 10 febrero 2010


Un estudio realizado por investigadores del Laboratorio de Neurofarmacología del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud (CEXS) de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), conjuntamente con científicos de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha puesto de manifiesto que unas moléculas denominadas hipocretinas juegan un papel importante en la recaída en el hábito tabáquico.

El tabaquismo es uno de los hábitos de consumo que causa más adicción, además de importantes problemas de salud a los

Investigadores del Laboratorio de Neurofarmacología implicados en el trabajo. Foto: UPF

fumadores. Esta adicción supone una pérdida del control sobre su consumo y un síndrome de abstinencia al dejar de fumar que favorece la recaída en el hábito, incluso después de largos periodos de abstinencia. Los tratamientos de deshabituación al hábito tabáquico tienen como principal objetivo evitar la recaída, hecho muy frecuente entre los fumadores.

El estudio del Laboratorio de Neurofarmacología, publicado hoy en la revista Journal of Neuroscience, forma parte de la tesis doctoral que está llevando a cabo la investigadora Ainhoa Plaza-Zabala, primera firmante del artículo, bajo la dirección del profesor Fernando Berrendero, coautor del trabajo. Este trabajo de investigación básica se ha llevado a cabo en un modelo animal de autoadministración de nicotina.

Las hipocretinas (conocidas también como orexina) son neuromoduladores de naturaleza peptídica que se encuentran en las neuronas del hipotálamo cerebral. Estas sustancias se relacionan con el metabolismo energético, la regulación de la ingesta y el período de vigilia. Recientemente se les ha asociado con los mecanismos de recompensa y con la adicción. Se ha comprobado que una actividad incrementada de las hipocretinas conduce a estados de ansiedad que pueden conducir a recaer en el consumo de determinadas sustancias que causan adicción.

Las principales conclusiones que se extraen del trabajo de los investigadores de la UPF son diversas. En primer lugar, que las hipocretinas juegan un papel crucial en la modulación de los episodios de ansiedad derivados de los efectos de la nicotina y en los procesos neurobiológicos subyacentes a la recaída en el hábito de fumar. Las hipocretinas modulan los efectos que la nicotina ejerce sobre la ansiedad interactuando con los factores liberadores de corticotropina (CRF), un péptido implicado en la respuesta al estrés, y con las neuronas de vasopresina (AVP) del hipotálamo.

Finalmente, en el proceso fisiológico de recaída en el consumo de nicotina, el CRF y las hipocretinas intervienen de manera independiente pero complementaria, lo cual tiene importantes implicaciones en vistas a diseñar una estrategia terapéutica basada en el bloqueo de la acción de estos dos péptidos para evitar la recaída al tabaco tras un periodo de abstinencia.

Trabajo de referencia:

A. Plaza-Zabala; E. Martín-García; L. de Lecea; R. Maldonado; F. Berrendero, “Hypocretins Regulate the Anxiogenic-Like Effects of Nicotine and induce Reinstatement of Nicotine-Seeking Behavior”, Journal of Neuroscience, 10 de febrero de 2010.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).

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Nueva investigación rechaza la teoría de la “Sopa Primordial” como origen de la vida

Publicado por Jordi Guzman en 4 febrero 2010


Durante 80 años se ha aceptado que la vida comenzó en una ’sopa primordial’ de moléculas orgánicas antes de evolucionar fuera de los océanos millones de años más tarde. Hoy, la teoría de la ’sopa’ ha sido puesta patas arriba por un artículo pionero publicado en BioEssays que afirma que fue la energía química de la Tierra, procedente de las fumarolas hidrotermales del océano, lo que dio el primer impulso a la vida.

“Los libros de texto dicen que la vida surgió a partir de una sopa orgánica y que las primeras células crecieron fermentando estos compuestos orgánicos para generar energía en forma de ATP. Nosotros proporcionamos una nueva perspectiva sobre por qué esa vieja y familiar visión no funciona en absoluto”, dijo el líder el equipo el Dr. Nick lane del University College de Londres. “Presentamos la alternativa de que la vida surgió a partir de los gases (H2, CO2, N2, y H2S) y que la energía para la primera vida procedía del aprovechamiento de los gradientes geoquímicos creados por la madre Tierra en un tipo especial de fumarola hidrotermal del océano profundo – una que está plagada de diminutos compartimentos, o poros, interconectados”.

La teoría de la sopa se propuso por primera vez en 1929 cuando J.B.S Haldane publicó su influyente ensayo sobre el origen de la vida en el cual defendía que la radiación UV proporcionó la energía para convertir el metano, amoniaco y agua en los primeros compuestos orgánicos en los océanos de la joven Tierra. No obstante, los críticos de la teoría de la sopa señalan que no hay una fuerza directora sostenida para hacer que reaccionen; y sin una fuente de energía, la vida como la conocemos no podría existir.

“A pesar de los fallos bioenergéticos y termodinámicos de la idea de hace 80 años, la sopa primordial sigue como pensamiento central general sobre el origen de la vida”, dice el autor senior William Martin, biólogo evolutivo del Instituto de Botánica III en Düsseldorf. “Pero la sopa no tiene capacidad de producir la energía vital”.

Al rechazar la teoría de la sopa, el equipo se volvió hacia la química de la Tierra para identificar la fuente de energía que podría alimentar a los primeros predecesores primitivos de los organismos vivos: los gradientes geoquímicos a lo largo de una colmena de microscópicas cavernas naturales en fumarolas hidrotermales. Estas células catalíticas generaron lípidos, proteínas y nucleótidos, dando origen a las primeras células auténticas.

El equipo se centró en las ideas desarrolladas por el geoquímico Michael J. Russell, sobre las fumarolas alcalinas de las profundidades marinas, las cuales producen gradientes químicos muy similares a los usados por casi todos los organismos vivos actuales – un gradiente de protones sobre una membrana. Los primeros organismos probablemente aprovecharon esos gradientes a través de un proceso conocido como quimio-ósmosis, en el cual el gradiente de protones se usa para dirigir la síntesis de la moneda universal de energía, el ATP, o equivalentes más simples. Más tarde las células evolucionaron para generar su propio gradiente de protones por medio de la transferencia de electrones de un donante a un receptor. El equipo defiende que el primer donante fue el hidrógeno y el primer receptor el CO2.

“Las células vivas modernas han heredado el mismo tamaño de gradiente de protones, y, crucialmente, la misma orientación – positiva hacia fuera y negativa dentro – que las vesículas inorgánicas a partir de las cuales surgieron” dijo el co-autor John Allen, bioquímico de la Universidad Queen Mary de Londres.

“Las restricciones termodinámicas indican que la quimio-osmosis es estrictamente necesaria para el metabolismo de carbono y energía en todos los organismos que crecen hoy a partir de ingredientes químicos simples [autótrofos], y presumiblemente en las primeras células vivas libres”, dijo Lane. “Aquí consideramos cómo las primeras células pudieron haber aprovechado una fuerza creada geoquímicamente y aprendieron a hacerla suya”.

Ésta fue una transición vital, dado que la quimio-ósmosis es el único mecanismo por el cual los organismos podían escapar de las fumarolas. “La razón de que todos los organismos sean hoy quimio-osmóticos es simplemente que han heredado eso de la época y lugar en la que evolucionaron las primeras células – y no podrían haber evolucionado sin eso”, dijo Martin.

“Lejos de ser demasiado complejo para haber alimentado la vida inicial, es casi imposible ver cómo la vida podría haber iniciado sin quimio-ósmosis”, concluye Lane. “Es hora de sacarse de encima la fermentación en alguna sopa primordial como ‘vida sin oxígeno’ – una idea que data de una época en la que nadie en la biología tenía ninguna comprensión de cómoestá hecho el ATP”.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Wiley.

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La forma de los átomos

Publicado por Jordi Guzman en 2 febrero 2010


Una nueva técnica permite representar la imagen de los orbitales electrónicos de átomos sueltos

Los libros de texto de química suelen incluir ilustraciones de átomos. Hay que matizar, sin embargo, eso

Los orbitales de un átomo de carbono, vistos por un microscopio de emisión de campo. Credito: I.M. Mikhailovskij, E. V. Sadanov, T.I. Mazilova, V. A. Ksenofontov y O. A. Velicodnaja. (clic para ampliar)

de que ilustran “átomos”. Los dibujos represen­tan núcleos atómicos rodeados por or­bitales electrónicos con forma de esfera difusa, o de mancuerna, o de trípode, etc., pero esas figuras representan la pro­babilidad de encontrar un electrón en tal o cual lugar en torno al núcleo más que una “forma” real. Ahora, en cambio, se ha conseguido representar en imáge­nes los orbitales electrónicos y mostrar por primera vez que, al menos en cier­to sentido, los átomos realmente se parecen a esas imágenes de los libros de texto.

Igor Mikhailovskij y sus colaborado­res del Instituto de Física y Tecnología de Kharkov, en Ucrania, han captado la imagen de los orbitales de los átomos de carbono gracias a la mejora de una vie­ja técnica de formación de imágenes, la microscopía de emisión de campo.

Formaron una cadena de átomos de carbono, la colgaron de una punta de grafito y la colocaron frente a una pan­talla de detección. Al aplicar un campo eléctrico de miles de volt entre el grafi­to y la pantalla, los electrones fueron moviéndose, uno por uno, a través del grafito y a lo largo de la cadena de car­bono, y así hasta que el campo eléctri­co los arrancaba del último átomo de la cadena. Basándose en los puntos de la pantalla a los que llegaban, se sabía des­de dónde habían abandonado su orbital en el último átomo. Las zonas “más den­sas” de las nubes de probabilidad tenían una probabilidad mayor de emitir un electrón, de forma que la información de muchos electrones generaba una ima­gen de las nubes. “Realmente, consegui­mos imágenes de átomos sueltos”, afir­ma Mikhailovskij.

Las imágenes se parecen a las que ofre­cen los manuales, aunque sólo aparecen los orbitales exteriores, que envuelven a los orbitales internos y a los núcleos. Modificando la intensidad de la corriente, se cambiaba la energía del electrón más externo del átomo desde un nivel infe­rior hacia otro superior. Al hacerlo, la forma del orbital cambiaba de esférica a la de mancuerna, como predice la teo­ría. El grupo observó también electrones que pasaban espontáneamente de un es­tado a otro, por razones que no están claras, según Mikhailovskij, y formas más extrañas que podrían haber sido causa­das por impurezas de átomos de otro tipo, por ejemplo de hidrógeno. Los re­sultados se pueden encontrar en el nú­mero de octubre de Physical Review B. Ya habían obtenido antes otras imá­genes de átomos individuales, con mi­croscopios electrónicos de transmisión (que lanzan electrones a través de un ob­jeto y miden las desviaciones que sufren) o microscopios de efecto túnel (que “pal­pan” la forma de la muestra con una punta electrónica). Sin embargo, así los átomos parecen poco más que mancho­nes. En cambio, la microscopía de emi­sión de campo arranca los electrones del objeto que está siendo visualizado. Esta diferencia, afirma Alex Zettl, de la Uni­versidad de California en Berkeley, qui­zá disminuya la probabilidad de que haya distorsiones y se produzcan errores de interpretación de la señal. “Es como oír hablar directamente a una persona en vez de a un traductor o intérprete”, afir­ma.

Además de confirmar las ilustraciones de los libros de texto, esta técnica po­dría elucidar las propiedades de las ca­denas de átomos de carbono, que per­sisten, en buena medida, desconocidas. Se sospecha que podrían ser excelentes conductores, mostrar una gran fortaleza mecánica y ser útiles en los futuros or­denadores de escala atómica.

Artículo publicado en Investigación y Ciencia nº 401, su autor es Davide Castelvecchi.

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Fabrican un material imposible

Publicado por Jordi Guzman en 29 enero 2010


El investigador Eugenio Coronado y su equipo del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia han desarrollado a nivel químico un material superconductor y ferromagnético a la vez, dos propiedades incompatibles en la naturaleza. La información se ha presentado hoy durante un encuentro organizado por la Fundación Ramón Areces y el grupo editorial Nature, en el que diversos expertos han debatido sobre la revolución nanotecnológica.

Un grupo de investigadores del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia, dirigido por el científico Eugenio

'Revolución nanatecnológica'. Imagen: Fundación Ramon Areces

Coronado, ha logrado controlar la materia a nivel químico hasta tal punto que han conseguido introducir en un mismo material dos propiedades incompatibles: la superconductividad (capacidad para conducir la corriente eléctrica sin resistencia en determinadas condiciones) y el ferromagnetismo (ordenamiento magnético o imantación).

“En física se dice que un material ferromagnético y superconductor no pueden existir si la conductividad y el ferromagnetismo están en la misma región del espacio”, ha explicado a SINC Coronado, “pero en química podemos diseñar ese tipo de estructuras poniéndolas en distintas regiones del espacio, y con bloques mucho más pequeños de lo investigado hasta ahora”.

Las aplicaciones de este estudio, cuyos detalles se publicaran previsiblemente este año, podrían dirigirse a áreas como la electrónica, la espintrónica y las tecnologías de la información. Los materiales ferromagnéticos y conductores son muy sensibles a los campos magnéticos, y ya se emplean, por ejemplo, en los lectores de los discos duros.

Otra de las líneas de investigación del equipo son las “moléculas imán”, según ha señalado hoy Coronado durante un encuentro sobre nanotecnología organizado hoy en Madrid por la Fundación Ramón Areces y Nature Publishing Group Iberoamérica. “Una sola molécula que se comporte como un imán significa que esa molécula mide un nanómetro (normalmente los tamaños de los bits de memoria magnéticos suelen medir 1.000 nm), por lo que hacer memorias de 1 nm es importante”, ha destacado el químico.

“Además las ‘moléculas imán’ se comportan en física de forma diferente a la de los sistemas microscópicos, y a escala nanométrica aparecen fenómenos cuánticos, que se pueden aplicar, a su vez, en computación cuántica, donde en lugar de tener bits binarios de unos y ceros tenemos más valores”, ha añadido.

Más almacenamiento y nanochips

En cualquier caso Coronado ha destacado que, en principio, las investigaciones básicas no buscan su aplicación directa, sino el concepto del “como” realizarlas, algo en lo que también coincidió otro de los ponentes, Andreas Berger, director del Centro de Investigación Científica CIC nanoGUNE de San Sebastián.

“A veces las investigaciones son maravillosas, pero al final pueden no tener un sentido práctico, debido a factores como el coste o que no se pueda controlar adecuadamente algún aspecto”, ha indicado Berger, que también ha mencionado el estudio que realiza su grupo sobre un mecanismo para aumentar la capacidad de almacenamiento de los sistemas. “Puede que resulte practico para su uso, pero no está claro si va a dar un producto al mercado”.

En el encuentro también ha participado el ingeniero, matemático y médico Mauro Ferrari, director del Departamento de Nanotecnología e Ingeniería Biomédica de la Universidad de Texas (EE UU), quien ha explicado sus trabajos sobre la validación clínica de los fármacos. Su equipo trata de producir chips destinados a muestras de sangre con contenidos moleculares que permitan identificar con rapidez la eficacia de los medicamentos contra el cáncer.

Normalmente tras la administración de un fármaco hay que esperar varios meses para comprobar su eficacia, y durante ese periodo la persona que lo ha ingerido está expuesta a la toxicidad de la sustancia. Los nanochips que desarrollan estos investigadores se centran en lograr reducir al máximo el periodo necesario para conocer la eficacia del medicamento.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).

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El lenguaje de las neuronas

Publicado por Jordi Guzman en 13 enero 2010


Igual que si las neuronas tuvieran una cita, “el cuándo y el dónde determinan cómo es la comunicación entre ellas”. Lo afirma David Gómez Varela, investigador asturiano en la Universidad de California, San Diego, que ha descubierto nuevos mecanismos que influyen en el proceso de comunicación neuronal. En la actualidad, trabaja para entender el funcionamiento de un tipo de receptores neuronales que influyen en procesos como atención y memoria.

El trabajo de David Gómez Varela se centra en los receptores de acetilcolina de las neuronas. La acetilcolina es una sustancia

David Gómez Varela en la Universidad de California, San Diego, ante la imagen de una neurona. / Foto: D. G.

liberada por nuestras neuronas que sirve para la comunicación entre éstas, lo que se denomina un neurotransmisor. Como explica el investigador mierense, “los receptores de acetilcolina, a los que también se une la nicotina procedente del tabaco, regulan un tipo de comunicación entre nuestras neuronas que determina los procesos de memoria y atención. De hecho, en la enfermedad de Alzheimer, uno de los primeros eventos moleculares que ocurren en el cerebro es la unión de la proteína Beta-amiloide a estos receptores de Acetilcolina, lo cual desemboca en la destrucción neuronal con el consiguiente déficit en atención y memoria”.

Por eso, apunta Gómez Varela, estos receptores son actualmente una diana terapéutica preferente, no sólo en el tratamiento de la adicción al tabaco, sino también en procesos patológicos en los que memoria y atención se ven alteradas. Pero antes es necesario conocer a fondo cómo funcionan los receptores de acetilcolina y en qué consisten las alteraciones de su función que se producen en estas patologías.

En esta dirección se enfoca la técnica que David Gómez Varela desarrolló, junto con su colega Tobias Köhl, durante su estancia en el Instituto Max Planck en Göttingen, Alemania, y que le ha permitido observar el movimiento de un solo receptor en el punto donde se produce la comunicación entre neuronas (sinapsis). “La técnica conjuga biología, microscopía y matemáticas, y nos permite observar, con una resolución de nanómetros (la millonésima parte del milímetro) y en una escala temporal de milisegundos, cómo un solo receptor entra en una sinapsis”, afirma el asturiano.

Entre los hallazgos que ha permitido este método se encuentra el itinerario que siguen los receptores de acetilcolina hacia la sinapsis. “La idea más generalizada es que los receptores neuronales llegan a la sinapsis viajando por el interior de la célula, pero gracias a esta nueva tecnología hemos podido observar por primera vez cómo se produce realmente, mediante un procedimiento conocido como mecanismo de difusión lateral”, señala el investigador. Esta difusión consiste en que los receptores se insertan en la membrana de la neurona fuera de la sinapsis y se transportan “rodando” sobre ella, un proceso mucho más rápido y efectivo a la hora de controlar la cantidad de receptores que se encuentran dentro de una sinapsis, y por tanto la eficiencia de la comunicación neuronal.

¿Por qué es importante conocer cómo se mueven los receptores? Si se obstaculiza este mecanismo de entrada de los receptores en la sinapsis, la comunicación entre las neuronas se ve alterada. “Estamos comenzando a descubrir un nuevo escenario muchos más dinámico, con un mecanismo aún por explorar que influye en la comunicación entre neuronas y que probablemente afecta a la memoria y la atención. De hecho, recientemente se ha demostrado que durante el proceso de almacenamiento de información en las neuronas, la difusión de otro tipo de receptor, el de glutamato, está afectada”, resume Gómez Varela.

Y es que, cuando se desarrollan los instrumentos de observación y con ellos la capacidad de descubrir nuevas “piezas” implicadas en el funcionamiento de las neuronas, nacen nuevos universos para la investigación y se multiplican las posibilidades de comprender. Es el planteamiento que ha guiado la dirección profesional de David Gómez Varela: tras haberse doctorado en el Departamento de Bioquímica de la Universidad de Oviedo, bajo la batuta de Francisco Barros y Pilar de la Peña; y de trabajar con Luis Ángel Pardo en el Departamento de Señalización Neuronal del Instituto Max Planck dirigido por Walter Stühmer, recibió una ayuda del PCTI del Principado para continuar su trabajo de investigación en la sección de Neurobiología de la Universidad de California, San Diego, donde trabaja actualmente.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).

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Cómo se forma el agua donde nacen planetas similares a la Tierra

Publicado por Jordi Guzman en 28 diciembre 2009


En un estudio que ayuda a explicar los orígenes del agua en la Tierra, astrónomos de la Universidad de Michigan han encontrado que el vapor de agua puede formarse espontáneamente en las zonas habitables de los sistemas solares, y que desarrolla una capa para proteger a otras moléculas de agua y orgánicas de la dañina radiación estelar.

Las moléculas orgánicas como los azúcares y aminoácidos son los precursores de la vida.

Los hallazgos se publican en la edición del 18 de diciembre de la revista Science.

“Cuando estás cerca de una estrella, la radiación es destructiva para la mayor parte de moléculas. Pero fuimos capaces de demostrar que el agua podía formarse lo bastante rápido para actuar como escudo de la radiación para sí misma y para otras moléculas”, dijo Ted Bergin, profesor asociado en el Departamento de Astronomía.

Bergin y Thomas Bethell, investigador de posdoctorado en astronomía, llevaron a cabo un análisis computacional para llegar a esta conclusión.

Determinaron que la serie de reacciones químicas necesarias para que se crease el vapor de agua sólo se activan a temperaturas superiores de los 300 Kelvin. Estas temperaturas sólo están presentes relativamente cerca de una estrella — en las áreas donde se formarían planetas terrestres. Más lejos, a la distancia de Júpiter, los gases están demasiado fríos para que se forme vapor de agua.

Una vez que empieza a formarse el vapor de agua, según encontraron los científicos, se crea lo bastante rápidamente para construir una cobertura similar a la capa de ozono de la Tierra, que actúa como un paraguas para proteger de la radiación solar a la vida que hay por debajo. Esta “capa de ozono” astronómica de vapor de agua no sólo protege a las moléculas de agua que hay bajo ella, sino también a otras moléculas orgánicas.

“Hay una rica química orgánica que precede al nacimiento de las estrellas”, dijo Bergin. “Es más simple, pero similar a la química de la vida. El comportamiento del agua puede permitir que la química siga adelante. Sin la protección que proporciona el vapor de agua, esas moléculas orgánicas se destruirían”.

Es razonable que parte de esta agua y materia orgánica pudiera incorporarse a los mundos nacientes similares a la Tierra.

El artículo se titula “Formation and Survival of Water Vapor in the Terrestrial Planet-Forming Region“. Esta investigación está patrocinada por la NASA.
Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en la Universidad de Michigan, su autora es Nicole Casal.

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Una nariz electrónica facilita la selección de alimentos aromáticos

Publicado por Jordi Guzman en 8 noviembre 2009


Investigadores del grupo de Mejora de la calidad agroalimentaria de la Universitat Jaume I de Castellón han desarrollado una nariz electrónica que compara las características aromáticas de diferentes muestras de un alimento.

Contar con un sistema de olfato electrónico que permita discriminar qué tomates, melones o cualquier otro tipo de productos

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La investigadora Mercedes Valcárcel analiza el aroma de varias muestras con la nariz electrónica.

tienen un aroma más atractivo resulta especialmente útil para las empresas.

Hasta ahora las conocidas narices electrónicas no “olían” igual y cambiaban a lo largo del día en función de las condiciones del laboratorio. Para subsanar estas derivas, los investigadores han hecho un amplio trabajo de corrección a través de una metodología “que es extrapolable a otros equipos”, explica el investigador de la UJI Salvador Roselló.

Esta metodología permite corregir la deriva de los análisis en el día y entre días, y parte de la tesis realizada por Mercedes Valcárcel Optimización del proceso de evaluación y selección de germoplasma de tomate por características de calidad organoléptica: uso de tecnología NIR y sensores electrónicos.

El sistema de olfato electrónico es un instrumento dotado de sensores químicos y de un programa quimiométrico de reconocimiento de modelos, que es capaz de reconocer y comparar olores individuales o complejos. Al igual que el sistema olfativo humano, su objetivo es relacionar el aroma que se percibe con una respuesta que, tras ser almacenada en la memoria, sirva como modelo en posteriores análisis. Las narices electrónicas han encontrado en el sector agroalimentario uno de sus campos naturales de actuación.

La nariz electrónica permite analizar un número elevado de muestras manteniendo la huella aromática de conjunto. Hasta el momento los dos sistemas empleados habitualmente para el análisis de muestras son, explica Roselló, “por una parte, un panel de cata formado por expertos que te da información muy valiosa pero tiene un uso limitado y costoso, ya que sólo se pueden realizar unas pocas catas al día.

El otro sistema es el análisis químico, a través de un espectrómetro de gases-masas, que da información sobre todos los compuestos volátiles de un producto de forma que puedes comparar entre variables, pero es una información excesivamente abstracta en la que se pierde la evaluación global del conjunto”. La nariz electrónica reúne características interesantes de estos dos sistemas tratando de evitar algunos de sus problemas.

“En un programa de mejora para seleccionar variedades a veces tienes cientos o miles de muestras, porque estás seleccionando una generación segregante, donde hay individuos bastante distintos y lo que quieres es quedarte con los mejores.

Eso descarta totalmente un panel de cata y la selección analítica da más información pero se pierde el conjunto”, explica el investigador, señalando como ejemplo que en el caso de los tomates “están implicados más de 40 aromas y no importa cuanto más mejor, sino que el conjunto tenga una percepción que se considere adecuada”.

Otra ventaja del uso de estos equipos es que se pueden congelar las muestras e ir evaluando paulatinamente todas las muestras de modo que “en un periodo de unos meses puedes haber evaluado cantidades importantes de muestras”.

El grupo de investigación de la UJI está aplicando las posibilidades que abre la nariz electrónica en estudios para la mejora de las variedades de tomates.

“También tenemos experiencia en la investigación con melones por lo que sería fácilmente extrapolable. Para trabajar con otros productos tendríamos que ajustar los parámetros de uso del equipo”, señala Roselló. La Jaume I trabaja con diferentes empresas de tomates y melones.

Muy útil para las semillas

La nariz electrónica es especialmente útil, según señala Roselló, para empresas de semillas, que necesitan seleccionar su material vegetal y ofrecer un producto diferenciado, por lo que dedican importantes recursos a I+D. También puede resultar especialmente útil para mejorar los sistemas de control de calidad de las firmas de manufacturados alimenticios.

Todos los sistemas de nariz electrónica que existen en el mercado constan de tres partes diferenciadas. La primera de ellas implica la toma de muestra que, dadas las características de volatilidad de la misma, se fundamenta en la técnica del espacio de cabeza estático.

Los volátiles, concentrados por calentamiento en la fase vapor que está sobre la muestra (líquida o sólida) son introducidos en el sistema de sensores que miden las diferentes propiedades físico-químicas de los componentes del aroma, convirtiendo el olor en la señal mensurable que un ordenador se encarga de procesar -mediante técnicas quimiométricas-, proporcionando un gráfico que representa la huella digital de dicho olor. Así pues, toma de muestra, conjunto de sensores y sistema de tratamiento de datos son las partes esenciales de cualquier tipo de nariz electrónica comercial.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)

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Diseñan por primera vez un circuito igual al de una célula

Publicado por Jordi Guzman en 27 octubre 2009


El investigador Jordi García Ojalvo, del Campus de la UPC en Terrassa, ha demostrado que un circuito genético sintético funciona igual que uno natural en una célula viva. El experimento, que la revista científica semanal de referencia Cell destaca en portada el 30 de octubre, demuestra que las células utilizan el azar para sobrevivir a la incertidumbre.

“Dios no juega a los dados”, afirmó Einstein para explicar que el azar no interviene en la naturaleza. Sin embargo, el investigador

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La imagen muestra fotogramas de colonias de bacterias comportándose de la misma manera, la de arriba usando el circuito natural y la de abajo usando el circuito sintético.

Jordi García Ojalvo, del Campus de la UPC en Terrassa, ha demostrado que esto no es así en lo que se refiere a los organismos vivos, gracias a un experimento que la revista científica de referencia internacional Cell, de periodicidad semanal, publica el 30 de octubre en portada. El experimento consigue, por primera vez en el mundo, que un circuito genético sintético funcione igual que uno natural en una célula viva.

¿Por qué los seres vivos eligen una determinada manera de funcionar y no otra? ¿Por qué las células basan su funcionamiento en determinados circuitos genéticos y no en otros? Responder a estas preguntas es una de las cuestiones capitales de la ciencia actual, porque del hecho de conocer las respuestas depende que se pueda entender cómo funcionan los seres vivos y cómo los desajustes celulares dan lugar a todo tipo de enfermedades, desde las enfermedades autoinmunes hasta el cáncer. El investigador Jordi García Ojalvo, del Departamento de Física e Ingeniería Nuclear del Campus de la UPC en Terrassa, se ha enfrentado a estas cuestiones diseñando un circuito genético sintético que funciona, por primera vez en el mundo, de forma exactamente igual que un circuito natural in vivo. Estas investigaciones le han permitido asimismo comparar ambos circuitos

A partir de este experimento el investigador ha podido observar, en colaboración con científicos estadounidenses, que el azar desempeña un papel muy importante para los seres vivos. Según el estudio de García Ojalvo, que la revista semanal científica de referencia Cell publica el 30 de octubre en portada, las células se basan en el azar para ganar la partida de la evolución, sobrevivir y adaptarse a la incertidumbre del ambiente en el que viven. “Los seres vivos sí que juegan a los dados, y, además, ganan”, dice García Ojalvo.

“A menudo las células no saben cuándo podrán encontrar nutrientes para seguir viviendo y ejerciendo su función. Como su futuro es imprevisible, actúan utilizando el azar como la herramienta más eficaz para sobrevivir. Por ello, algunos circuitos genéticos están diseñados para comportarse al azar”, concluye García Ojalvo.

El investigador del Campus de la UPC en Terrassa ha llegado a esta importante conclusión después de diseñar un circuito genético sintético que, por primera vez en el mundo, hace las mismas funciones que el circuito natural de una célula viva. El circuito sintético, diseñado por García Ojalvo a partir de modelos matemáticos e introducido en la bacteria Bacillus subtilis, se comporta de forma más predecible que el natural, pero, en cambio, funciona de manera menos eficiente que este último a la hora de conseguir nutrientes alternativos en ambientes inciertos (estos nutrientes alternativos son trozos de ADN que la bacteria se puede encontrar en el medio extracelular).

La búsqueda de Jordi García Ojalvo se ha llevado a cabo con la participación de los investigadores Gurol Suel, del Centro Médico Southwestern, en Dallas, y de Michael Elowitz, del Instituto Tecnológico de California, en Pasadena (Estados Unidos).

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)

Publicado en Biología, Ciencia, Genética, Matemática, Química | 4 Comentarios »

Paracelso y Diego de Zúñiga

Publicado por Jordi Guzman en 20 octubre 2009


Nueva entrega, como cada mes, de Luis Alonso en la revista Investigación y Ciencia nº 397 dedicada a ofrecer una crítica de libros. En este caso los elegidos son Paracelsus. Medicine, magic and missión at the end of time de Charles Webster editado por University Press, New Haven, 2008, y Diego de Zúñiga. Física. Edición de Gerardo Bolado y editado por Eunsa, Pamplona, 2009.

Paracelsus. Medicine, magic and missión at the end of time de Charles Webster editado por University Press, New Haven, 2008Diego de Zúñiga. Física. Edición de Gerardo Bolado y editado por Eunsa, Pamplona, 2009

Vísperas galineanas.

La pérdida de la seguridad aristotélica y galénica.

por Luis Alonso.

Nadie personifica mejor la dureza de la primera mitad del siglo xvι, con sus revoluciones religiosas, sociales y científicas, que Theophrastus von Hohen-heim (1493-1541), Paracelso. Cincuenta años después de la obra clásica e insuperada de Walter Pagel, nos encontramos con esta otra de Charles Webster —Paracelsus. Medicine, Magic and Misión at the End ofTime—, anunciada como su auto­rizado relevo. El autor ha podido acceder a fuentes inéditas, ha profundizado en los escritos teológicos y contado con edi­ciones críticas de distintos escritos paracelsistas. Apoyándose en ese nuevo mate­rial, nos pergeña un retrato más acabado del Paracelso real, el humillado, alqui­mista y subversivo.

El marco corresponde a una edad y un espacio preñados de oportunidades. La economía se desarrolló y la cultura floreció en las naciones de habla alemana. El propio Paracelso conoció de primera mano el despegue de la metalurgia y la nueva industria de la edición. En su praxis médica no dudó en recurrir a la creciente farmacopea que se ampliaba con remedios venidos del nuevo Mundo y de Asia. En numerosas ocasiones se vio beneficiado —tantas como le engañaron— con el patronazgo de familias enriquecidas al socaire del nuevo orden económico. Las ciudades que hilvanaron su carrera profe­sional, Ausgburgo, Basilea, Núremberg y Estrasburgo, explotaron las manufacturas tradicionales y desarrollaron la industria y el comercio. Supieron sacarle partido a las habilidades de los profesionales, fomen­taron las artes y los oficios y emergieron como centros cosmopolitas.

La ciencia septentrional avanzó con la estrecha colaboración entre médicos humanistas y artistas. Entre 1530 y 1558 aparecieron los herbarios de Otto Brunfels y Leonhart Fuchs, las anatomías ilustradas inspiradas en la canónica de Andrés Vesalio, los tratados naturalistas de Konrad Gessner y la revisión metalúr­gica de Georgius Agrícola. Vesalio había enseñado en la Universidad de Padua y luego se convirtió en médico de Car­los V y de Felipe II. Tras varios años de docencia en la Universidad de Lausana, Gessner fue elegido médico municipal de Zúrich. También Agrícola fue médico de St. Joachimsthal y de Chemnitz. La medicina constituía, en efecto, una pro­fesión con la que hasta los practicantes más humildes podían aspirar a una sub­sistencia decorosa y estable. El padre de Paracelso, Wilhelm Bombat von Hohenheim, se quedó en médico de pueblo, de Villach, en Carintia. Wilhelm pertenecía a una familia que había estado al servicio de la abadía benedictina de Einsiedeln, en el cantón suizo de Schwyz, donde nació Paracelso.

No existe documentación fiable sobre la educación académica, si la tuvo, de Para­celso, por más que declarara que se había formado en la Universidad de Ferrara. Desconocemos también sus primeros pa­sos en el ejercicio. Lo mismo que sucedía con tantos otros en su tiempo, es verosímil que ganara predicamento como cirujano militar. Las actividades del joven Paracelso antes de 1525, el período de Salzburgo, pertenecen al terreno de la conjetura. Su propio testimonio habla de viajes por toda Europa, costumbre asentada en medios intelectualmente inquietos, con particular afición al llamado iter italicum, o camino hacia las universidades peninsulares. En esos caminos conocerá la fuerza terapéuti­ca de las aguas minerales y los manantia­les. Anduvo por Lituania, Prusia, Polonia y los Países Bajos.

A finales de verano de 1526, a raíz de un fallido tratamiento de un trastorno gastrointestinal del margrave Felipe I de Badén, Paracelso fue convocado a palacio; acertó en la terapia administrada, pero no recibió el estipendio esperado. Frustra­ciones que se repetirían y que él atribuía a los celos de los médicos locales, meros charlatanes en su opinión. No guardaba un juicio más condescendiente para las universidades, a las que negaba capaci­dad para enseñar teología. Por su parte, decidió seguir el ejemplo de los apósto­les y apoyarse sólo en las enseñanzas de Cristo. Abanderó una crítica vitriólica contra la Iglesia Católica. A Estrasburgo llegó en el otoño de 1526. La ciudad se caracterizaba por su tolerancia y así paseaban por sus calles inconformistas de toda condición. El éxito profesional que allí obtuvo le abrió las puertas de Basilea, con la intervención directa del editor Frobenius para ocupar el puesto de médico de la municipalidad.

Tampoco en Basilea le acompañó la fortuna. En los meses de verano de 1527 y 1528, se clavaron en los portalones de los edificios públicos unos versos crí­ticos contra él. Hubo, además, un miem­bro eminente del capítulo catedralicio, entregado ya a la Reforma, que rechazó pagarle la asistencia médica. Cuando ape­ló al resto de los capitulares pidiendo amparo, le dieron la espalda. Paracelso abandonó su cargo municipal, presto a recomponer su fama. Se encaminó hacia Núremberg. Decidió probar suerte con la pluma. Y empezó a escribir sobre la sífilis. Lo hizo en un tono tal, que sus oponentes impidieran la impresión. A comienzos de 1531, cuando el hambre apretaba, se marchó a St. Gallen, como médico del burgomaestre Christian Studer. Una breve estancia posterior en Ausburgo le permitió la publicación de su Grosse Wundarznei, la única obra médica de Paracelso apare­cida en vida. Se trataba de un tratado de cirugía que coronaba una larga tradición germana sobre la materia.

Carintia fue el punto final de su tra­yectoria, donde pasó dos años. En Carin­tia progresó sustancialmente en la redac­ción de su ambiciosa Astronomía magna y pergeñó los Kárntner Schriften. Murió en Salzburgo, en septiembre de 1541, a la edad de 48 años.

Tras su muerte, sus contrarios demonizaron su memoria; cundió la especie de que se había entregado a la magia negra. Sus defensores se concentraron en la recuperación de sus manuscriutos y en su impresión. Pese a poderosas obstrucciones iniciales, desde 1560 los seguidores de Paracelso, comandados por Adam Bodenstein, llevaron sus manus­critos a la imprenta. Karl Sudhoíf, en su bibliografía paracelsista, puso de relieve el alcance de esa tarea: la lista comprendía no menos de 345 ediciones publicadas entre 1560 y 1568. Los estudios ulterio­res fueron añadiendo sectores geográficos a tan formidable cifra.

Paracelso, que en opinión de Oporinus había adoptado con respecto a la Iglesia y a la medicina un mismo enfo­que (independencia y crítica absolutas) se mostró familiarizado con la alquimia medieval. Concedió importancia primor­dial a las artes químicas. Compaginaba su admiración por la alquimia de Hermes Trismegisto con su condena por haber vinculado la medicina a la falacia de los cuatro humores y por su teoría química de que los metales procedían del mercu­rio y del azufre. Uno de sus conceptos fundamentales era el de regeneración o renovación, por las que el hombre volve­ría a ser dueño de la creación a través de las ciencias, las artes y la medicina. Tres eran los componentes del hombre: alma, espíritu y cuerpo. Tres eran también los pilares del conocimiento de la medicina: la filosofía natural, la astronomía y la alquimia. Tres las dimensiones que con­dicionaban el conocimiento: los cielos, la esfera terrestre y el microcosmos huma­no. Toda la materia creada del universo derivaba de un triple principio: mercurio, azufre y sal, lo mismo se hablara del cuerpo humano, que de los metales o los cuerpos del firmamento. La primera exposición detallada de su teoría de los tres principios la leemos en el Opus pa-ramirum, escrita en torno a 1530.

Al explayarse sobre las limitaciones de la teoría de los cuatro elementos, los contrapuso al avance de la química, que explicaba cómo los metales podían dar cuenta de la diversidad de compuestos hallados en la naturaleza mediante ma­nipulaciones muy sencillas. Sea por caso uno de sus principios fundamentales, el plomo, que adquiría distintas propiedades físicas o químicas según se encontrara en forma de minio, albayalde, etcétera; en el primer caso era rojo (óxido de plomo); en el segundo era blanco (carbonato de plomo). Una dimensión importante de la teoría de los tres principios fue su apli­cación a la descripción de los fenómenos naturales en todos los niveles del cosmos. Esa concepción unificada del cosmos era esencial para Paracelso, porque la teoría de la enfermedad, lo mismo que cuales­quiera otras teorías suyas, implicaba un intenso comercio entre el firmamento y el hombre. Con todo, empleó una inter­pretación personal libérrima de los vín­culos clásicos entre el microcosmos y el macrocosmos.

Fue uno de los primeros en ocuparse de las enfermedades profesionales y re­conoció la silicosis como un riesgo que corrían los mineros. Supo ver la relación entre el bocio y el cretinismo. Introdujo la morfina, el azufre y el plomo en la praxis médica, así como el mercurio para el tratamiento de la sífilis. Dio buenas descripciones de ciertas patologías men­tales, que él reputaba enfermedades y no posesiones diabólicas. Sin embargo, de­fendió la posibilidad de crear vida huma­na en el laboratorio y dictó instrucciones para lograrlo mediante la fermentación de una muestra de semen.

Pasaban los decenios, pero el aristotelismo, lo mismo que el galenismo, se resistía también a desaparecer. Diego de Zúñiga (1536-1598) diseñó un ambicioso proyecto de reforma general del saber (De óptimo genere totius philosophiae traden-dae et Sacrosanctae Scripturae explicandae [1568]), del que sólo publicó la primera parte, su Philosophiae prima pars (Toledo, 1597), a la que pertenece la Física. De enorme interés sus In Job Commentaria, donde defendía la compatibilidad de las tesis copernicanas con la Biblia.

Las cuestiones abordadas en la Física, acordes con el patrón aristotélico, se enri­quecen con interpolaciones o inclusiones de autoridades escolásticas. La explicación del movimiento de caída de los graves se sirve de los teóricos del ímpetus. Al hablar de los elementos, autoridades son Galeno, de la antigüedad, y Fernel, entre los contemporáneos. Sobre la situación de la Tierra en el cosmos, el contrincante es Copérnico. Su independencia de cri­terio sobresale en el desarrollo de todas las cuestiones, aunque no deja de mirar a los trabajos precedentes del dominico Soto y del jesuíta Toledo.

En el Renacimiento, la física, o fi­losofía natural, constituía una materia obligada, y central, en las facultades de artes. Se impartían tomando por plantilla la exposición y comentario de las obras de Aristóteles dedicadas al estudio de la naturaleza. Los nominalistas de París y los calculadores ingleses favorecieron la renovación de la disciplina en puntos centrales como el del movimiento, el va­cío o la extensión. También se adivinaba una corriente epistemológica innovado­ra. El divino Valles y Villalpando, por ejemplo, consideraban sólo probable el conocimiento del mundo físico. Zúñiga se mantiene aristotélico y le reconoce un carácter universal y necesario, propio de la ciencia cierta. Su método, dialéctico, parte de la experiencia observacional.

Los tres primeros libros de la Física de Zúñiga resumen ocho de la obra homóni­ma aristotélica. El resto se construye tam­bién sobre bases aristotélicas. Así, tomado del tratado Sobre el cielo es el libro cuarto. El quinto sintetiza la teoría aristotélica del cambio {Sobre la generación y corrupción). Los libros seis, siete y ocho recogen la doctrina de los Meteorológicos; el nono y el décimo versan en torno a los proble­mas abordados en los tres libros Sobre el alma. Por fin, el undécimo se sustenta en los Parva naturalia. Acude a Galeno para vertebrar la tesis de los principios de la materia, los cuatro elementos. Juan Filopón le orienta en la teoría del ímpetus. Pese a la mala fama que han cobrado por entonces los árabes, no duda en traer a co­lación comentarios de Avicena y Averroes. Cita a Ali Aben Ragel y Abumasar en la interpretación de la nova de 1572. Por supuesto, a la hora de repasar tesis más especulativas, no duda en acudir a los grandes filósofos de la Escolástica bajomedieval. Pero resulta significativo el uso de lo que pudiéramos llamar la nueva física que arranca de los perspectivistas. Vitelio es un caso paradigmático. Otro, el De revolutionibus, de Copérnico, aunque la relación con éste es todavía fluctuante. Vía Soto conoce la corriente matematizadora de la física que se ha asentado en el Pa­rís nominalista. Desdeña, sin embargo, la historia natural, que le parece más cercana a la casuística que a una ciencia fundada sobre conceptos universales. Y se mece en la doctrina tradicional de la subordinación de las ciencias.

Siguiendo a Aristóteles, Zúñiga distin­gue entre la materia prima y la materia concreta de las sustancias. Los elementos integran la materia concreta, no la materia prima, que vendría a ser una suerte de substrato común. En la misma onda hilemórfica se instala a propósito del tiempo, medida del movimiento, y del espacio o lugar, caracterizado por la capacidad para contener en sí móviles. En cambio, el va­cío es el lugar sin móvil, el receptáculo sin magnitud. Aunque la naturaleza aborrece el vacío, Zúñiga acepta como posible el movimiento local en el vacío.

Punto importante en la física del mo­mento es el de la caída de los graves. En el esquema aristotélico, el móvil aumenta su velocidad de caída a medida que se acerca a su lugar natural. Zúñiga con­cibe la gravedad como una capacidad natural del grave y admite que los graves aumentan su velocidad a medida que se alejan del punto inicial del movimiento. Se sitúa, pues, en el marco de la teoría del ímpetus. La explicación del fenómeno de caída no sólo incluye el principio de conservación del movimiento, sino tam­bién la acción eficiente de la gravedad o capacidad natural del grave que tiende a caer verticalmente hacia el centro de la Tierra. En línea con Buridan y Nicolás de Oresme, defensores de la conservación del ímpetus, explica el movimiento de los cielos a partir de cuatro principios: la inmutabilidad de los cielos; existencia del movimiento de las esferas desde el instante de la creación; el movimiento es causa de movimiento, y el estado natural de los cielos es el movimiento.

Con el problema de los graves, otra cuestión bastante novedosa concernía al movimiento de los proyectiles, de difícil explicación en el marco de la mecánica aristotélica. El movimiento impreso en el proyectil se conserva. Sin embargo, des­de que el proyectil sale disparado, sufre la acción constante de su gravedad, de la tendencia de su naturaleza a la caída rectilínea, que lo debilita hasta hacerlo caer. Mientras el movimiento violento del grave lanzado sea más fuerte que su movimiento natural rectilíneo de caída, el proyectil seguirá con su movimiento. Sin embargo, por la eficiencia constante de su naturaleza, es inevitable su debili­tamiento constante, su agotamiento y su caída final.

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La cifra de consumidores habituales de cocaína en España podría duplicarse en seis años

Publicado por Jordi Guzman en 10 septiembre 2009


El número de consumidores habituales de cocaína en España se podría duplicar en el plazo de seis años. Así se deduce de un trabajo realizado por investigadores del Instituto de Matemática Multidisciplinar (IM2) de la Universidad Politécnica de Valencia, en colaboración con Emilio Sánchez, Psicólogo Clínico de la Unidad de Conductas Adictivas de Catarroja. Los resultados se han extraido a partir de un modelo matemático.

Según las últimas cifras recogidas en 2007, el porcentaje de consumidores habituales de cocaína, entendiéndose como tal las personas que consumencada fin de semana, se sitúa en un 1’6% de la población de entre 15 y 64 años. Para 2015, apuntan los autores del trabajo, este porcentaje se puede situar en torno al 3’09%.

El equipo, formado por Rafael Villanueva, investigador del IM2, y Francisco José Santonja, profesor de la Universidad Europea de Madrid y colaborador del Instituto de la UPV, ha creado un nuevo modelo matemático basado en ecuaciones diferenciales en las quelaveudelaribera-Cocaina entran en juego parámetros como: el porcentaje de éxito de las terapias, la duración media de las mismas y el tiempo que transcurre desde que una persona tiene su primer contacto con la droga hasta que es consciente de que sufre una adicción y necesita asistir a la terapia. Estos parámetros se convierten en coeficientes de las ecuaciones.

El estudio aborda también la población de consumidores regulares, ocasionales y no consumidores. En este caso, las predicciones señalan que en 2015 habrá un 4’98% de consumidores regulares, frente al 3% de 2007; y un 11,66% de consumidores ocasionales, frente al 8% de 2007. El porcentaje de no consumidores sufriría un significativo descenso, pasando del 87,4% al 80,25%.

Los investigadores, para constatar los resultados de su estudio, utilizaron también otra estrategia de modelización matemática, basada en este caso en la teoría de grafos.

“En ambos casos, los resultados eran los mismos: si se mantienen las tendencias actuales, en apenas cinco años, el índice de población enganchada a la cocaína sería más del doble del que existe actualmente”, apuntan Villanueva y Santonja.

Los autores proponen como posible acción la potenciación de las estrategias de prevención, en especial aquellas dirigidas a evitar los primeros contactos con la sustancia.

En palabras de Emilio Sánchez, Psicólogo Clínico de la Unidad de Conductas Adictivas de Catarroja, “la modelización matemática, y con ella la predicción del consumo de cocaína y alcohol en los próximos años, puede ser útil no sólo para el desarrollo de estrategias preventivas específicas, sino también para valorar la necesidad de adaptar los programas de tratamiento a las necesidades específicas de los consumidores más problemáticos”. Esta cuestión puede ser de especial interés en el caso de los consumidores problemáticos de cocaína, que además suelen presentar frecuentemente un importante consumo de alcohol.

El equipo de investigación centra ahora sus estudios en la obtención de datos por segmentos de población, tanto por edades, como por sexo y género.

Consumo de alcohol

Los investigadores del IM2 han aplicado también el modelo matemático desarrollado a la predicción de consumo de alcohol. En este caso, los resultados predicen que para 2013, España contará con un millón trescientos mil habitantes adictos al alcohol. “Los últimos datos de población adicta al alcohol en España son del año 2007 y señalan un porcentaje del 3’4%. En cuatro años, a partir de los resultados obtenidos de la aplicación de nuestro modelo matemático, podemos predecir que será del 4’8%”, apunta Francisco José Santonja.

En su estudio, los investigadores han estimado también la cantidad de población consumidora de alcohol “sin riesgo de adicción-consumo no problemático”. En este caso, el porcentaje se sitúa en un 58,8%.

En este estudio, además de predecir la evolución del consumo, los investigadores de la UPV han hecho un cálculo del coste económico que generará el consumo de alcohol en los próximos años. Para 2011, esta cifra se situará en 4.460 millones de euros, aumentando hasta los 4.575 millones en 2013.

“La implementación de nuestro modelo se desarrolló a partir de estadísticas oficiales y de la literatura especializada sobre estas adicciones. Las palabras las tradujimos a incógnitas y los párrafos a ecuaciones. A partir de ellos, podemos obtener datos de especial relevancia para el sector y, sobre todo, para las políticas de prevención”, apuntan Santonja y Villanueva.

Los trabajos se presentan hoy en las XI Jornadas de de Investigación y Fomento de la Mutidisciplinariedad, organizadas por el Instituto de Matemática Multidisciplinar, que tienen lugar hasta el 11 de septiembre en la Ciudad Politécnica de la Innovación, el parque científico de la Universidad Politécnica de Valencia.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)

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Nanotubos

Publicado por Jordi Guzman en 28 julio 2009


Estas imágenes realizadas con un microscopio electrónico de barrido nos muestran estructuras de nanotubos que han crecido por deposiciones químicas sobre un sustrato de sílice. Cada estructura esta formada por centenares de millones de nanotubos. Diferentes técnicas en la formación de dichos nanotubos dan como resultado estas estéticas figuras de multiples formas.

En Nanobliss además de este tipo de imágenes que han llamado Arquitectura de nanotubos se pueden ver Cristales de sílice y Logos, además de las técnicas empleadas. Clic para ampliar.

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Nuevas nanopartículas podrían revolucionar el descubrimiento de medicamentos

Publicado por Jordi Guzman en 30 junio 2009


Una nueva y revolucionaria técnica de estabilización de proteínas, que ha sido desarrollada por científicos patrocinados por el Consejo de Investigación Biotecnológica y de Ciencias Biológicas (BBSRC), podría llevar a un 30 por ciento más de proteínas sciencedv330x270oz09301at7disponibles como dianas potenciales para el desarrollo de medicamentos – abriendo apasionantes posibilidades para el descubrimiento de medicinas.

Comprender la estructura de las proteínas es un primer paso vital para el desarrollo de nuevas medicinas, pero hasta la fecha, el desarrollo de medicamentos ha quedado frenado debido a que por su inestabilidad, es difícil que las proteínas trabajen en las condiciones de laboratorio. No obstante, usando nanopartículas, científicos de las Universidades de Birmingham y Warwick han encontrado una forma de mantener intacta las proteínas de la membrana, permitiendo un análisis detallado de su estructura y funciones moleculares.

Estos nuevos hallazgos, que acaban de publicarse on-line en Journal of the American Chemical Society, darán a los científicos acceso a proteínas anteriormente desconocidas por ser demasiado inestables para trabajar con ellas.

La Dra. Corinne Smith del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Warwick dijo: “Algunas de las proteínas más interesantes de nuestro cuerpo no flotan en una solución, sino que están incrustadas en la membrana celular. El entorno graso de la membrana celular hace difícil aislarlas y por tanto estudiar estas importantes proteínas. La mayor parte de los métodos de aislamiento requieren el uso de detergentes para disolver la proteína y sacarla de su entorno natural de la membrana. Esta investigación ha desarrollado el uso de SMALPS (partículas de ácido lipídico estireno maléicas) para superar este problema y he estado implicada en fotografiarlas mediante un microscopio electrónico”.

El Profesor Michael Overduin, de la Universidad de Birmingham, quien lideró el estudio, explicó que: “Hemos demostrado cómo un polímero puede envolver y preservar las proteínas de la membrana intactas en nanopartículas estables. Las proteínas de la membrana son las más valiosas pero son objetivos técnicamente complejos para el descubrimiento de medicamentos. Encontrar una solución sutil que conserve su estructura y actividad, pero que sea lo bastante robusta para la interrogación experimental, ha sido una tarea esquiva para los científicos desde hace décadas, pero ahora está disponible”.

Usando un polímero que contiene los fosfolípidos adecuados – las partículas de ácido lipídico estireno maléicas (SMALPs), los investigadores disolvieron un par de proteínas de la membrana. Encontraron que no sólo las proteínas mantuvieron su estructura plegada, se unían y tenían actividad enzimática en las SMALPs, sino que usar las nanopartículas les permitía usarlas de una forma rápida y simple para virtualmente cualquier análisis de laboratorio.

Las ventajas de SMALPs sobre las formas tradicionales de disolver proteínas como con detergentes incluyen una estabilidad mejorada y una actividad y calidad espectral de las membranas de proteínas.

El Dr. Tim Dafforn que llevó conjuntamente el estudio, dijo: “En el pasado, los estudios se han concentrado en gran parte en las proteínas solubles tales como las proteínas de la membrana que son difíciles de llevar a cabo. No obstante el descubrimiento de SMALPs elimina esta barrera y abre un acceso a las proteínas de membrana – esto tiene apasionantes implicaciones clínicas dado que puede permitir descubrimientos de medicamentos en receptores que actualmente son difíciles de producir o estudiar por métodos actuales”.

Comentando estos hallazgos, el Profesor Ejecutivo Jefe del BBSRC Doug Kell, dijo: “La tasa de desgaste en el desarrollo de nuevos medicamentos es fenomenal. Sólo una minúscula fracción pasa a la clínica para beneficio de los pacientes. Investigaciones como esta que pueden ayudar a comprender la biología química de las proteínas de la membrana y por tanto el incremento del número de dianas potenciales significará un mayor conducto para el desarrollo de nuevos medicamentos, y finalmente más y mejores medicinas para los pacientes. El trabajo biocientífico fundamental en coordinación con la investigación médica es vital para traer nuevos y efectivos medicamentos”.

Para leer el artículo completo visite: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja810046q

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Warwick.

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Los científicos logran “enjaular” al fósforo blanco

Publicado por Jordi Guzman en 26 junio 2009


Un equipo de científicos liderado por investigadores de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) ha creado una molécula para “enjaular” al fósforo blanco, una de las sustancias más peligrosas, según publica esta semana la revista Science. El método también se podría utilizar para manipular otros productos químicos de forma segura.

El fósforo blanco se conoce desde hace siglos por su violenta combustión en contacto con el aire, pero un equipo de científicos

Muestra de fósforo blanco. Foto: BXXXD

Muestra de fósforo blanco. Foto: BXXXD

europeos ha logrado “domesticar” a esta peligrosa sustancia química, según revelan esta semana en la revista Science.

Los investigadores han creado una “molécula contenedora” que permite estabilizar al fósforo blanco indefinidamente. Esta molécula mantiene “enjaulado” al fósforo hasta que se aplica un agente determinado, como el benceno, que permite liberarlo.

El estudio lo han desarrollado los científicos Prasenjit Mal, Boris Breiner y Jonathan Nitschke, del Departamento de Química de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), junto al investigador Kari Rissanen de la Universidad de Jyvaskyla (Finlandia).

El equipo considera que esta investigación también se puede aplicar al manejo y el transporte de otras sustancias químicas peligrosas, ya que la técnica de “enjaular” moléculas individuales permite manipularlas y almacenarlas con mayor seguridad.

“Es previsible que nuestra técnica se pueda usar para limpiar los vertidos de fósforo blanco, como puede suceder durante un accidente industrial o en una zona de guerra”, indica Nitschke, que recuerda además las capacidad de este producto “para causar graves quemaduras, además de ser muy toxico y suponer un riesgo ambiental muy serio”.

El fósforo blanco se utiliza en la preparación de muchos productos químicos -como herbicidas, insecticidas y fertilizantes-, pero es tristemente famoso por su tendencia a estallar en llamas. Por este motivo a menudo se ha utilizado en campañas militares para crear cortinas de humo que ocultan los movimientos de los soldados al enemigo, además de emplearse cómo sustancia incendiaria en bombas y piezas de artillería.

Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC)

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