Crean superespinaca que detecta explosivos

Foto C. Daniloff/MIT

Foto C. Daniloff/MIT

La espinaca ya no es solo el superalimento que proporciona energía extra a Popeye el bueno. No. Viene ahora con un ingrediente adicional, el más extraño que se pudiera imaginar: puede detectar explosivos e informarlo.

Es la más novedosa demostración de sistemas de ingeniería electrónica aplicada a plantas, lo que científicos llaman nanobiónica de plantas.

La meta de esta rama “es introducir nanopartículas en la planta para darle funciones no nativas”, en palabras de Michael Strano, profesor del MIT y líder del equipo de investigación.

En el caso que nos ocupa, las espinacas fueron diseñadas para detectar compuestos químicos conocidos como nitroaromáticos, que con frecuencia se usan en minas antipersona y explosivos. Cuando uno de estos químicos está en el agua del suelo, que toma la planta,los nanotubos insertados en las hojas emiten señales fluorescentes que pueden ser leídas por una cámara de infrarrojo, que puede estar ligada a un pequeño computador parecido a un celular inteligente, que envía un correo a la persona.

Es una novedosa demostración de cómo franqueamos la barrera de comunicación planta-humano”, según Strano, quien cree que el poder de la planta podría ser equipado para advertir sobre contaminantes y condiciones ambientales como sequía.

El avance fue presentado en Nature Materials.

Hace dos años, en una primera demostración, Strano y su entonces estudiante Juan Pablo Giraldo usaron nanopartículas para aumentar la capacidad de fotosíntesis de la planta y convertirla en sensor del óxido nítrico, contaminante derivado de la combustión.

Como las plantas toman tanta información de sus alrededores, son ideales para monitorear el ambiente, explicó Strano.

Son buenos analistas químicos. Tienen una extensa red de raíces en el suelo y están constantemente examinando el agua, y tienen el poder de transportarla a sus hojas”.

Las 10 noticias científicas de la semana

El primer pelo. Foto Óscar Sanisidro

1. El primer pelo de la historia

Un viejo mamífero hallado en España, que vivió hace 125 millones, sorprendió a la ciencia. No solo tiene tejidos blandos de hígado, pulmón y diafragma conservados sino que presenta los primeros restos de pelo y púas de animal alguno, conservados mediante un proceso de fosilización fosfática, llevando 60 millones de años más en el pasado el origen de estas estructuras de la piel. El animal es el Spinolestes xenarthrosus, de un linaje de animales extinguidos. Los hallazgos se revelaron en Nature.

2. Háganse los sueños

Mediante la activación con láser de un grupo de células en la médula cerebral, una técnica llamada optogenética, científicos lograron que ratas comenzaran a soñar y dejaran de hacerlo al desactivar esas neuronas, siendo incapaces de soñar de nuevo. El estudio apareció en Nature y sugiere que el sueño está dominado por esa región del cerebro, así intervengan otras en el hipotálamo y el tallo cerebral. El avance permitirá conocer más detalles sobre cómo soñamos.

3. Usted me tocó

Ingenieros de la Universidad de Stanford crearon una piel de plástico que detecta la intensidad de una presión sobre ella y genera una señal eléctrica que es recibida por las células en el cerebro. Es la primera vez que se logra detectar una presión y transmitirla al cerebro. El logro se debe a Zhenan Bao que lleva una década tratando de desarrollar un material que imite la capacidad flexible de la piel y que se pueda sanar, a la vez que sirva de sensor. El estudio apareció en Science.

4. ¿Sexo? ¡Cómo olvidarlo!

Investigadores reportaron en Nature el hallazgo de un par de neuronas en el cerebro de un nemátodo que le permite recordar e ir en busca de sexo aún a expensas de alimento. Las neuronas son exclusivas de los machos, un hallazgo interesante para conocer cómo el cerebro de hembras y machos les confieren distintas preferencias, aptitudes y juicios

5. La maldita primavera

En Environmental Research Letters se reportó un fenómeno preocupante: la primavera se anticipará hasta 3 semanas en el futuro. Los inviernos serán más cortos. Y aunque pareciera buena nueva, ¿cómo se afectarán plantas y animales? Las aves migratorias, por ejemplo, se basan en la duración del invierno para sus vuelos. También desaparecerán las falsas primaveras, cuando las temperaturas gélidas retornan luego de haber comenzado la germinación de las plantas. Algo extraño se cuece.

6. Ébola vía semen

La transmisión del ébola por el semen es posible hasta 6 meses después de haberse contagiado, reveló un estudio en el New England Journal of Medicine que analizó el caso de una mujer contagiada en Liberia por un sobreviviente de la enfermedad. Aunque se sabía de la transmisión vía sexual, se tenía el tiempo de peligro era mucho menor. En esta ocasión la infección se produjo a los 179 días de que el hombre hubiera sido declarado portador del virus.

7. Terapia en el útero

Aunque no es investigación concluida, científicos dijeron esta semana que preparan el tratamiento con células madre de bebés en el útero para corregir un defecto que hace que los huesos se rompan con extrema facilidad y que a veces conduce a la muerte. Se practicará en fetos en el útero y en bebés recién nacidos. Será la primera vez que se intenta antes del nacimiento dijo un comunicado del Instituto Karolinska en Suecia. El ensayo comenzará en enero. El tratamiento lo recibirán fetos con 20 a 34 semanas de gestación.

8. Lavaron la mancha de Júpiter

Un estudio de los rasgos principales de Júpiter con base en imágenes del telescopio Hubble reveló que la gran mancha roja distintiva, que ha estado activa por más de 300 años, siendo una gran tormenta, se ha encogido 240 kilómetros, pero ese encogimiento ha disminuido el ritmo según el reporte en The Astrophysical Journal. También se detectó una extraña onda que no había sido vista hace años. El gran planeta cambia.

9. Sí que pasaban bueno

Un análisis de fósiles y objetos hallados en Durrington Walls, sitio del neolítico donde se construyeron los monumentos de Stonehenge hace más de 4.000 años, publicado en Antiquity, mostró que en el asentamiento se hacían fiestas en las que se consumían carne de ternero y cerdo y productos lácteos. Estos al parecer eran exclusivos de un grupo selectos o eran consumidos en ceremonias públicas. Se hallaron pocos restos de plantas consumidas, por lo que el festín era con carne, mucha carne.

10. Una gasolinera en la Luna

Para viajar a Marte lo mejor sería hacer una parada en la Luna para recargar combustible sugirió un estudio del MIT, con lo cual se reduciría en 68% la carga al momento de salir de la Tierra. En la Luna hay agua que se podría usar para preparar el combustible, asumiendo que la tecnología esté lista cuando se inicie la exploración humana del planeta rojo. Por favor, llene el tanque.

Crean un par de ratas compinches

Dos ratas son mejores que una. Y funcionan mucho mejor también.

Científicos hicieron algo parecido a una fusión de ratas de laboratorio, ligando electrónicamente sus cerebros para que pudieran trabajar juntas resolviendo un problema. Y esa conexión cerebro-cerebro permaneció fuerte aún cuando las ratas estuvieran separadas por más de 3.000 kilómetros.

El estudio fue publicado en Nature Scientific Reports.

Los experimentos fueron encabezados por Miguel Nicolelis, neurobiólogo de Duke University, mejor conocido por su trabajo en prótesis controladas por la mente.

“Nuestros estudios con las interfaces cerebro-máquinas nos convenció de que el cerebro era mucho más plástico de lo que creíamos”, dijo. “En esos trabajos, el cerebro se adaptaba con facilidad para aceptar un impulso de dispositivos fuera del cuerpo y aprendía incluso cómo procesa luz infrarroja invisible generada por un sensor artificial. Por eso nos preguntamos si podía asimilar señales de sensores artificiales, ¿podría asimilar la información de sensores de un cuerpo distinto?”

Para sus experimentos, entrenaron pares de ratas para presionar cierta tecla cuando una luz se encendiera en su jaula. Si presionaban la tecla correcta, obtenían agua como recompensa.

Cuando una rata del par, denominada codificadora, realizaba la tarea, el patrón de su cerebro era traducido a una señal electrónica enviada a su compañera, la decodificadora, que estaba separada de la primera. La luz no se apagaba en su jaula, por lo que el animal tenía que recibir el mensaje de la codificadora para saber cuál tecla presionar para tener la recompensa.

La decodificadora presionó la tecla correcta el 70% de las veces.

En los experimentos los cerebros de las ratas estaban conectadas vía microelectrodos por lo que cuando una presionaba la tecla, la otra sabía hacer lo mismo. Si los animales realizaban la tarea cooperativa correctamente, recibían la recompensa.

Los electrodos fueron conectados en la región cerebral que procesa la información motriz. Y la interfaz cerebro-cerebro que Nicolelis describe como un computador orgánico, funcionaba de dos formas: si la decodificadora elegía la tecla que no era, la codificadora no recibía recompensa, lo que animaba a las dos a trabajar en conjunto

“Vimos que cuando la decodificadora cometía un error, la codificadora cambiaba su función cerebral y conducta para hacerle más fácil la tarea a su compañera”.

Imagen cortesía Duke U.-Nicolelis

Llega la era de las medicinas digitales

Si usted no se toma las medicinas como le mandó el médico, este podría enterarse. Y tiene una manera de saber si usted sigue sus recomendaciones.

La US Food and Drug Administration aprobó microchips digeribles envueltos en las drogas, que pueden decirle a su médico si usted sí está tomando las medicinas.

“Cerca de la mitad de los pacientes no toman los medicamentos como debería ser”, según Eric Topol, director de Scripps Translational Science Institute en La Jolla, California. “Este dispositivo podría ser la solución”.

El dispositivo es fabricado por Proteus Digital Health en Redwood City en California.

¿Cómo actúa esta especie de soplón? El sensor del tamaño de una partícula de arena consiste de un chip de silicio con solo rastros de magnesio y cobre. Cuando se traga, genera un pequeño voltaje en respuesta a los jugos digestivos, lo que envía una señal a un parche en la piel del paciente qu entonces manda la información al celular del personal médico.

La FDA y su contraparte europea aprobaron el dispositivo basados en su seguridad y eficacia con placebos, pero Proteus espera recibir pronto aprobación para otras drogas

Los medicamentos que deben ser tomados por años, como aquellos para la tuberculosis resistente, la diabetes y para adultos con enfermedades crónicas están entre los primeros candidatos, según George Savage, cofundador y jefe médico de la compañía.

“No se trata de que los médicos castiguen los pacientes, sino de entender cómo están respondiendo a sus tratamientos”, dijo Savage. “De esta manera pueden prescribir una dosis diferente u otra medicina si ven que no se está tomando adecuadamente”.

Los proponentes de los dispositivos médicos digitales predicen que tendrán alternativas para las visitas médicas, los exámenes de sangre, las imágenes MRI y CAT. Otros incluyen dispositivos implantables inalámbricos que inyectan drogas en determinados tiempos y sensores que envían un electrocardiograma al celular inteligente.

Para Topol, esta será recordada la década de los dispositivos médicos digitales.

Cómo cargar un celular sin tomacorriente

Hay momentos en los que no encontramos dónde cargar nuestro teléfono celular o el iPod o el portátil. Sí, ocurre con frecuencia y a veces en las situaciones o instantes menos indicados.

¿Se imagina cargar su celular con sólo gritarle? ¿Exageración? Científicos desarrollaron un prototipo de sensor que produce suficiente carga eléctrica cuando se flexiona mecánicamente para transmitir una señal inalámbrica a varios metros.

Cuando se logre mejorar, el dispositivo puede ser parte de una red de sensores que pueden monitorear la tensión de un puente, por ejemplo, mientras se alimenta a sí mismo con las vibraciones de los autos y camiones que pasan por encima, como explica Zhong Li Wang, del Georgia Tech, autor principal del nuevo trabajo.

El dispositivo es alimentado por nanoalambres de óxido de zinc que genera una carga cuando se dobla, una propiedad que se halla en cristales como cuarzo o aún en la caña de azúcar.

Tales materiales piezoeléctricos (del griego piezein, presión) han ocupado un espacio en amplia variedad de productos (como autos que poseen sensores piezoeléctricos en los alambras del airbag).

Wang y sus colegas pudieron capas de alambres piezoeléctricos a ambos lados de una pieza flexible de poliéster y los ensanducharon entre dos electrodos de metal. Luego conectaron el dispositivo del tamaño de una moneda a un acumulador conectado a un radiotransmisor. Cuando lo flexionaron ente los dedos, el nanogenerador produce carga y la almacena en el acumulador. El dispositivo tiene un suministro de unos 10 voltios y una corriente de más de 0,6 microamperios, informaron los investigadores en Nano Letters. Es suficiente para enviar una señal inalámbrica cada cinco minutos, detectable a más de 10 metros.

Los piezoeléctricos ganan terreno poco a poco. Existen científicos que usan el cuerpo humano como fuente de poder. En Princeton University un grupo desarrolló unos pequeños que con la respiración de los pulmones pueden cargar la batería de un marcapasos.

O Joseph Paradiso, del MIT, obtiene hasta 1 watt de la moción del pié sin interferir en el movimiento de la persona.