Nuevo material para recomponer rostros desfigurados

Se ha conseguido desarrollar un nuevo material líquido que, a juzgar por los resultados de los primeros experimentos en ratas y humanos, promete poder restaurar de modo relativamente seguro y duradero zonas del rostro humano que presenten tejidos blandos destrozados o ausentes.

El material, desarrollado por ingenieros biomédicos de la Universidad Johns Hopkins en Estados Unidos, es un compuesto de moléculas biológicas y sintéticas. El material se inyecta bajo la piel y luego se "fija" usando luz para que forme una estructura más sólida, de modo similar a como se emplea el frío para formar gelatina en un molde. Los creadores de este material creen que el producto podrá algún día ser usado para reconstruir rostros desfigurados de personas. Sin embargo, advierten que el material, aunque es prometedor, aún no está listo para un uso clínico generalizado.

Los materiales biológicos implantados pueden imitar la textura de los tejidos blandos, pero por regla general tienen una vida corta en el cuerpo. Por su parte, los materiales sintéticos tienden a ser más duraderos, pero el sistema inmunitario los puede rechazar, y por lo general no se combinan bien con el tejido natural circundante.

El material compuesto, desarrollado por el equipo de Jennifer Elisseeff, profesora de oftalmología de la Universidad Johns Hopkins, tiene lo mejor de ambos mundos: la mejor compatibilidad con el cuerpo, propia de los componentes biológicos, y la mayor durabilidad, que es típica de los componentes sintéticos.

Los investigadores crearon el singular material a partir de ácido hialurónico, un componente natural de la piel en las personas sanas y jóvenes, que confiere elasticidad al cutis, y polietileno glicol, una sustancia sintética utilizada con éxito como pegamento quirúrgico en operaciones y del que no se tiene constancia de que cause reacciones inmunitarias severas.

En particular, el equipo tiene grandes esperanzas en el uso del compuesto en personas con rostros desfigurados, quienes, además de los graves problemas físicos que afrontan, sufren un trauma psicológico y una inevitable presión social.

Inyección del compuesto. (Foto: JHU)

Cuando los cirujanos plásticos reconstruyen tejidos blandos, se enfrentan a un reto más difícil que el de un escultor, ya que el material con el que el cirujano trabaja no permanece estable como la piedra sino que experimenta cambios constantes. Por eso, recrear la forma natural de unas facciones a menudo requiere de múltiples cirugías y pueden quedar cicatrices. Muchos de los rellenos cutáneos disponibles en el mercado que consisten de materiales similares al ácido hialurónico sólo son efectivos temporalmente, y tienen una capacidad limitada para recomponer áreas grandes de la cara.

El equipo de Elisseeff espera desarrollar un producto más eficaz para las personas que necesiten una reconstrucción facial extensa.

Piel de telaraña a prueba de balas

Por Nic Halverson
Viernes, 26 de agosto de 2011

La semana pasada, supimos que las arañas estaban ayudando a las víctimas de quemaduras. Ahora, nuestras amistosas arañas están siendo utilizadas en una invención digna de un superhéroe: piel humana a prueba de balas. Bueno, casi.
En su nuevo proyecto, 2,6g 329m/s, la artista alemana Jalila Essaidi, junto con el Consorcio de Genómica Forense de Holanda, creó una muestra de piel casi a prueba de balas, hecha con un injerto de telaraña en células cutáneas humanas. El nombre del proyecto se corresponde con el peso y la velocidad máxima que un chaleco a prueba de balas es capaz de soportar cuando es alcanzado por una bala del calibre 22.
Al injertar la telaraña entre la epidermis y la dermis, la piel fue capaz de detener una bala disparada a una velocidad reducida. Sin embargo, fue incapaz de repeler una bala disparada a velocidad normal de un rifle del calibre 22.
Mas Essaidi está satisfecha con el resultado, ya que se muestra más interesada en el debate de ideas que su proyecto pueda generar.
"Con este trabajo quiero demostrar que la seguridad, en su sentido más amplio, es un concepto relativo y por consiguiente, también lo es el término “a prueba de balas”, afirmó Essaidi en un comunicado a la prensa. “La muestra detuvo parcialmente las balas disparadas a velocidad reducida, pero no a la velocidad total”.
"Incluso con la perforación de la piel, el experimento todavía es un éxito. De hecho, genera discusión sobre las formas de seguridad que beneficiarían a la sociedad”.
El proyecto integra una exposición denominada Designers & Artists 4 Genomics, en el Museo Naturalis de Leiden, Holanda. La exposición se mantendrá abierta hasta el día 8 de enero de 2012.
Foto: Una bala es repelida por una muestra de telaraña y de células cutáneas humanas (Consorcio de Genómica Forense de Holanda)

Técnica revolucionaria para aprovechar el 80 por ciento del calor residual de máquinas

Una tecnología revolucionaria para aprovechar el omnipresente calor residual, que acompaña a casi toda máquina desde los tiempos de la tecnología a vapor, podría representar una nueva e importante fuente de energía, además de ser una vía óptima para mejorar la eficiencia en la utilización de la energía.

Habiendo demostrado la validez de su concepto mediante un prototipo que ha funcionado con éxito en todas las pruebas a las que se le ha sometido, el equipo de Hailei Wang, investigador en la Escuela de Ingeniería Mecánica, Industrial y de Producción en la Universidad Estatal de Oregón, ha dado un gran paso para solucionar uno de los principales problemas en el uso actual de la energía en el mundo: la pérdida de la mitad, o más, de la energía manejada por los motores de vehículos, las máquinas en las fábricas, y hasta las centrales eléctricas.

En la Universidad Estatal de Oregón, se está desarrollando una nueva tecnología para capturar y aprovechar el calor de nivel medio o bajo que se desperdicia ahora por los tubos de escape de millones de automóviles, generadores diesel y todo tipo de maquinaria en fábricas y en centrales eléctricas.

Son enormes el ahorro en costos, las mejoras de la eficiencia en la utilización de la energía, y las muchas aplicaciones de esta tecnología.

Se espera que el nuevo sistema, que actualmente está siendo perfeccionado en la citada universidad, sea capaz de usar gran parte de ese calor en sistemas de enfriamiento o en la producción de electricidad.

Prototipo del sistema de aprovechamiento del calor para refrigeración. (Foto: Oregon SU)Anteriormente se han intentado, y en ocasiones empleado, varios métodos para capturar y utilizar al menos una parte de ese calor residual, con el fin de alimentar sistemas de refrigeración. El nuevo sistema puede hacerlo, pero con mayor eficiencia que la lograda por los métodos anteriores. Además, es más portátil y también cuenta con una ventaja muy importante: es capaz de generar electricidad.El prototipo probado en la Universidad Estatal de Oregón ha conseguido convertir en capacidad refrigerante el 80 por ciento de cada kilovatio de calor residual.La eficiencia de la conversión no es por ahora tan alta si la meta es producir electricidad, alcanzando sólo entre un 15 y un 20 por ciento en esa modalidad, pero aún así este porcentaje siempre será mejor que desaprovechar el cien por cien del calor residual como por regla general sucede hoy día en casi todo motor o proceso industrial.

Volver duro o blando un material en cuestión de segundos mediante señales eléctricas

Para muchas estructuras artificiales, desde herramientas hasta piezas de máquinas, sería muy ventajoso si pudiéramos simplemente cambiar entre los diferentes grados de solidez de la aleación u otro material del que estuviesen hechas.

En los procesos actuales de fabricación, las propiedades de los materiales quedan fijas de una vez y para siempre. Esto fuerza a los ingenieros a hacer concesiones en unos parámetros para salvar las especificaciones más críticas en otros, cuando tienen que seleccionar las propiedades mecánicas de un material. Una mayor dureza en un material, suele acarrear inevitablemente que sea también más quebradizo.

La situación podría cambiar en un futuro quizá no muy lejano gracias a un avance tecnológico revolucionario: un material que cambia su dureza cuando el usuario hace algo tan fácil como apretar un botón.

Esta transformación puede lograrse en cuestión de segundos a través de los cambios en la estructura electrónica del material. Por ejemplo, un material duro y quebradizo, puede volverse blando y maleable.

Lo que hace revolucionario a este desarrollo es que la transformación puede controlarse por medio de señales eléctricas.

Esta primicia es el resultado del trabajo del equipo de Joerg Weissmüller, científico de los materiales de la Universidad Técnica de Hamburgo, Alemania. En el equipo ha trabajado también Hai-Jun Jin, del Instituto para la Investigación de los Metales en Shenyang, China.

Material de propiedades cambiantes. (Foto: HZG)

Éste es un campo en el que se está logrando un progreso significativo. Por primera vez, se ha conseguido producir un material que, estando en uso, puede cambiar, a voluntad del usuario, de un estado a otro, alternando entre una estructura dura y quebradiza, y otra blanda y maleable.

El equipo de Weissmüller todavía está en la fase de investigación básica, pero su descubrimiento puede abrir las puertas a una multitud de aplicaciones, y constituir un gran salto tecnológico en el desarrollo de los llamados materiales inteligentes.

Grafito, ¿un imán permanente?

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Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), en un estudio publicado recientemente en la revista Physical Review Letters, explican el origen de un exótico comportamiento del grafito. Los resultados revelan que los escalones de grafito no presentan carácter ferromagnético.

(Foto: UAM, ICMM)

Bien conocido por sus propiedades como lubricante sólido, o por encontrarse como principal componente de la mina de los lápices, el grafito todavía sigue escondiendo el origen de algunas de sus propiedades físicas. Constituido únicamente por átomos de Carbono, su estructura se compone de delgadas láminas, de espesor atómico, conocidas como grafeno —el Premio Nobel de Física de 2010 ha tenido como principal motivo el aislamiento individual de estas láminas—.

Durante los últimos diez años, el grafito ha sido protagonista de un gran número de publicaciones científicas al descubrirse en él evidencias de un inesperado comportamiento ferromagnético, similar al de un imán permanente, en regiones localizadas de tamaño nanométrico asociadas con defectos de la red cristalina que lo forma.

En octubre de 2009, un grupo de investigadores de la Universidad técnica de Eindhoven y la Universidad Radboud de Nijmegen en Holanda, parecía haber encontrado la clave de dicho comportamiento. Según ellos, a lo largo de los escalones monoatómicos en la superficie del grafito, formados por una gran cantidad de defectos a escala atómica, se observaba una clara e inequívoca señal ferromagnética.

Sin embargo, los experimentos anteriores no son concluyentes, dado que sigue sin resolver el conocido problema para separar los campos eléctricos de los magnéticos en la nanoescala. El estudio de estas interacciones es fundamental para la Nanotecnología, ya que son el origen de las fuerzas que gobiernan el mundo de lo pequeño, pues en esas dimensiones la gravedad, que nos es tan familiar, es despreciable.

Cuatro investigadores de la UAM (David Martínez-Martín, Miriam Jaafar, Rubén Pérez y Julio Gómez-Herrero) junto con la investigadora Agustina Asenjo, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), consiguieron desarrollar una nueva metodología que permite, por fin, la separación correcta de las interacciones eléctricas y magnéticas en sistemas nanoscópicos.

Para desenmascarar el comportamiento magnético del grafito, los investigadores se valieron de un dispositivo experimental que integra de forma simultánea (1) la microscopía de fuerza atómica, (2) la microscopía de sonda Kelvin y (3) la microscopía de fuerza magnética.

La primera es la encargada de adquirir la información topográfica superficial de la muestra en estudio. La segunda, sensible únicamente a los campos eléctricos, determina con gran exactitud el campo eléctrico local asociado a un punto determinado de la topografía; y crea un campo eléctrico igual pero de sentido opuesto al existente, de manera que el campo eléctrico resultante es nulo.

La microscopía de fuerza magnética, por su parte, determina con altísima sensibilidad el campo magnético en esa región del espacio. Toda esta instrumentación se encuentra en el interior de una campana de alto vacío, lo cual consigue aumentar muy eficazmente sus límites de detección.

Los resultados del estudio, publicados recientemente por la revista Physical Review Letters, han desvelado que los escalones de grafito no presentan carácter ferromagnético. El trabajo confirma también que la señal observada a lo largo de los escalones de grafito es independiente del campo magnético externo aplicado, corroborando la naturaleza no magnética de la señal observada en tales defectos cristalinos.

Además, los investigadores han señalado que un gran número de las evidencias que se pueden encontrar en la literatura, son el resultado de confundir interacciones eléctricas con interacciones magnéticas. El equipo confía en que el método permitirá avanzar en el conocimiento de los muchos procesos que tienen lugar a escalas atómica y molecular. (Fuente: SINC/UAM)

Grafito, ¿un imán permanente?

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Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), en un estudio publicado recientemente en la revista Physical Review Letters, explican el origen de un exótico comportamiento del grafito. Los resultados revelan que los escalones de grafito no presentan carácter ferromagnético.

(Foto: UAM, ICMM)

Bien conocido por sus propiedades como lubricante sólido, o por encontrarse como principal componente de la mina de los lápices, el grafito todavía sigue escondiendo el origen de algunas de sus propiedades físicas. Constituido únicamente por átomos de Carbono, su estructura se compone de delgadas láminas, de espesor atómico, conocidas como grafeno —el Premio Nobel de Física de 2010 ha tenido como principal motivo el aislamiento individual de estas láminas—.

Durante los últimos diez años, el grafito ha sido protagonista de un gran número de publicaciones científicas al descubrirse en él evidencias de un inesperado comportamiento ferromagnético, similar al de un imán permanente, en regiones localizadas de tamaño nanométrico asociadas con defectos de la red cristalina que lo forma.

En octubre de 2009, un grupo de investigadores de la Universidad técnica de Eindhoven y la Universidad Radboud de Nijmegen en Holanda, parecía haber encontrado la clave de dicho comportamiento. Según ellos, a lo largo de los escalones monoatómicos en la superficie del grafito, formados por una gran cantidad de defectos a escala atómica, se observaba una clara e inequívoca señal ferromagnética.

Sin embargo, los experimentos anteriores no son concluyentes, dado que sigue sin resolver el conocido problema para separar los campos eléctricos de los magnéticos en la nanoescala. El estudio de estas interacciones es fundamental para la Nanotecnología, ya que son el origen de las fuerzas que gobiernan el mundo de lo pequeño, pues en esas dimensiones la gravedad, que nos es tan familiar, es despreciable.

Cuatro investigadores de la UAM (David Martínez-Martín, Miriam Jaafar, Rubén Pérez y Julio Gómez-Herrero) junto con la investigadora Agustina Asenjo, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), consiguieron desarrollar una nueva metodología que permite, por fin, la separación correcta de las interacciones eléctricas y magnéticas en sistemas nanoscópicos.

Para desenmascarar el comportamiento magnético del grafito, los investigadores se valieron de un dispositivo experimental que integra de forma simultánea (1) la microscopía de fuerza atómica, (2) la microscopía de sonda Kelvin y (3) la microscopía de fuerza magnética.

La primera es la encargada de adquirir la información topográfica superficial de la muestra en estudio. La segunda, sensible únicamente a los campos eléctricos, determina con gran exactitud el campo eléctrico local asociado a un punto determinado de la topografía; y crea un campo eléctrico igual pero de sentido opuesto al existente, de manera que el campo eléctrico resultante es nulo.

La microscopía de fuerza magnética, por su parte, determina con altísima sensibilidad el campo magnético en esa región del espacio. Toda esta instrumentación se encuentra en el interior de una campana de alto vacío, lo cual consigue aumentar muy eficazmente sus límites de detección.

Los resultados del estudio, publicados recientemente por la revista Physical Review Letters, han desvelado que los escalones de grafito no presentan carácter ferromagnético. El trabajo confirma también que la señal observada a lo largo de los escalones de grafito es independiente del campo magnético externo aplicado, corroborando la naturaleza no magnética de la señal observada en tales defectos cristalinos.

Además, los investigadores han señalado que un gran número de las evidencias que se pueden encontrar en la literatura, son el resultado de confundir interacciones eléctricas con interacciones magnéticas. El equipo confía en que el método permitirá avanzar en el conocimiento de los muchos procesos que tienen lugar a escalas atómica y molecular. (Fuente: SINC/UAM)