The System Root | Tecnología y medio ambiente

Desde hace algunos años los dispositivos wearables han empezado a aparecer en el mercado. En los laboratorios de cientos de universidades estos dispositivos son desarrollados para ser cada vez menos invasivos y con usos más complejos. En la Universidad de Northwestern un grupo de investigadores desarrolló un parche flexible que se adhiere a la piel y que realiza un análisis del sudor en tiempo real para ver nuestra respuesta al ejercicio.

Este dispositivo es capaz de medir distintos indicadores en la composición del sudor como glucosa, lactatos, pH y cloritos. El parche está compuesto por componentes químicos, los cuales modifican su color dependiendo de la composición del sudor. Luego, una aplicación instalada en un smartphone puede descifrar la información tomando una fotografía del parche. Con esta información podemos determinar que nos hace falta, por ejemplo, si estamos bajo ejercicio intenso necesitaremos más electrolitos.

Los investigadores señalan que este tipo de parches puede ser utilizado para medir otros fluidos como la saliva. Así también esperan que estos parches puedan identificar drogas en tiempo real.

Les dejamos un video del parche elaborado por la Universidad de Northwestern.

Fuente | Universidad de Northwestern

El PHB es un polímero muy utilizado en la industria de los alimentos, productos farmacéuticos, cosméticos y envases. La producción industrial de polímeros útiles siempre ha sido muy costosa y es en esta área en la que muchas industrias invierten para lograr reducir costos.

Se descubrió hace un par de dias que en Bolivia existe una bacteria, Bacillus megaterium Uyuni S29, que es capaz de producir PHB de forma natural. Esta bacteria vive en lagunas del Salar de Uyuni en Bolivia. El ambiente extremo permite la acumulación del PHB producido por las bacterias, el cual pueden usar cuando el alimento es escaso.

Los investigadores están estudiando el proceso que utilizan estas bacterias para conseguir el PHB. Los procesos de elaboración de polímeros puede ser muy costosa pero la madre naturaleza lleva millones de años produciendo este tipo de moléculas y al aprender de estos procesos se pueden mejorar los procesos actuales de elaboración.

Es así como los bio-polímeros se abren paso entre los polímeros tradicionales en base a petroleo.

Los avances en el área de la bioquímica cada vez nos sorprenden mas, ya conocemos las células diseñadas para combatir el cáncer, ahora ingenieros del MIT han logrado crear unas curiosas células que son capaces de resolver algunas operaciones matemáticas como si se tratasen de calculadoras.

Inspiradas en como funcionan los circuitos análogos estas células fueron modificadas genéticamente para explotar funciones biológicas que son naturales en las células y reutilizandolas para lograr simular las operaciones realizadas por computadores analógicos.

Con esta nueva técnica para crear «computadores biológicos» se hace mas factible obtener células que sean capaces de sensar las concentraciones de ciertas moléculas o patógenos y reaccionar ante umbrales establecidos.

Ciertas reacciones químicas de las células actúan como algunos de los componentes que se utilizan en los circuitos analógicos.

El siguiente paso ademas de perfeccionar estas técnicas es utilizar células de mamíferos y no bacteriales.

Fuente | Nature

El cerebro es una maquina impresionante, es el encargado de coordinar y regular la gran mayoría de las actividades del ser humano. Si nos enfocamos a los movimientos corporales y en la capacidad de analizar lo que nos rodea el cerebro es una maquina de gran precisión.

Seguramente haz visto alguna vez un servicio del tenista Andy Roddick o a Pablo Sandoval batear bolas rápidas de hasta 150 Km por hora, ¿te has preguntado como son capaces de acertar a la bola a esas velocidades?. Por primera vez científicos de la visión de la Universidad de California han descubierto cómo el cerebro es capaz de seguir objetos a altas velocidades.

Estos descubrimientos nos permiten entender como los seres humanos pueden predecir las trayectorias de objetos en una décima de segundo desde que el objeto es captado por el ojo. Esto quiere decir que el objeto avanzaría 15 metros para cuando el cerebro terminó de procesar la información (ya te habría golpeado). Si nuestros cerebros no fueran capaces de compensar este retardo no podríamos reaccionar frente a estas pelotas, autos u otros objetos a rápidas velocidades.

Afortunadamente el cerebro cuenta con mecanismos de predicción muy sofisticados que ayudan a compensar el retraso al momento de captar y analizar la información que proviene de la visión.

Usando la resonancia magnética funcional (fMRI) los investigadores Jason Fischer y David Whitney encontraron la parte de la corteza visual que realiza los cálculos para compensar nuestras «lentas» capacidades de procesamiento. Sus descubrimientos sugieren que la región involucrada en estos cálculos es una zona en la corteza temporal media de la corteza visual conocido como V5.

El Experimento

Para el experimento 6 voluntarios fueron monitoreados mientras observaban una ilusión óptica que consiste en destellos de luz que van cambiando de dirección mientras se mueven en un fondo.

Como el siguiente video.

Cuando los voluntarios trataban de predecir los movimientos de los destellos se activó la zona V5 en la corteza visual.

Así se conlcuyen que existe una relación entre la zona V5 y como el cerebro capta la realidad, específicamente como se las arregla el cerebro para calcular trayectorias.

Mira a Roddick y Sandoval.

Las enfermedades neurodegenerativas están muy relacionadas con el aumento de los procesos de muerte celular en células del cerebro. Algunas de estas enfermedades son la esclerosis múltiple y la parálisis cerebral en las cuales se produce la muerte de células mielinizantes, las cuales no pueden ser recuperadas.

Investigadores de la escuela de medicina de la universidad Case Western Reserve en Estados Unidos, han logrado convertir fibroblastos, células muy abundantes en la piel, en oligodendrocitos. Estas células son las encargadas de mielinización de las neuronas.

Los fibroblastos son células encargadas de producir colágeno en el tejido conectivo. Usando la técnica de «reprogramación celular» los investigadores lograron que los fibroblastos modificados sean capaces de producir mielina. La reprogramación se logra modificando la expresión de ciertos genes en la célula. «Esto es ‘Alquimia celular'» explica Paul Tesar, PhD, profesor encargado de la investigación.

Pero esto no es todo, el equipo de profesor Tesar también logró insertar estas células en un tejido nervioso y observar que las células modificadas producían mielina y que esta se disponía a cubrir a las neuronas.

Este estudio se realizo con células de ratas y el siguiente paso es garantizar que el proceso es confiable y seguro para ser probado en humanos. Si esta investigación es exitosa se podría estar muy cerca de obtener una cura o tratamiento para enfermedades producidas por desordenes mielínicos.

Fuente del estudio

Muchos de los avances tecnológicos de los que disfrutamos hoy fueron diseñados con fines militares. Un grupo de ingenieros biomédicos están diseñando un método para que soldados heridos en el frente de batalla sean capaces de atenderse a si mismos.

En el departamento de ingeniería biomédica de Georgia Tech y la Universidad de Emory trabajan en un conjunto de materiales para primeros auxilios para soldados. Dentro de este kit destaca un dispositivo que inyecta al torrente sanguíneo «plaquetas artificiales» que ayudarían a controlar hemorragias, estabilizar lesiones y así dar mas posibilidades de sobrevivir a los soldados que han sido heridos.

Estas plaquetas inyectables han sido probadas en animales y ha logrado reducir el tiempo de coagulación en un 30%.

El encargado de la investigación Thomas Barker dijo que el objetivo primario estaba enfocado en detener el sangrado de las lesiones pero en el transcurso de la investigación se dieron cuenta que también era posible reducir la probabilidad de generar cicatrices añadiendo ciertos químicos reguladores.

Para Barker y su equipo estas plaquetas artificiales encontraran aplicaciones civiles en técnicas de tratamientos de emergencias.

Fuente

Con la nanotecnología avanzando a pasos agigantados la idea de realizar operaciones a escala celular es cada vez más factible. Investigadores de la Universidad de Florida han dado un gran paso para tratar enfermedades a nivel celular, creando una partícula que puede ser programada para detener la producción genética de proteínas relacionadas con varias enfermedades.

En pruebas realizadas en laboratorio esta partícula logro erradicar la hepatitis C producida por virus. Los encargados de la investigación son el profesor Y. Charles Cao y el Dr. Chen Liu.

Según afirmaron en su publicación, la partícula tiene enorme potencial ya que al ser programable se puede adaptar para muchas enfermedades. «Esta es una nueva tecnología que puede tener muchas aplicaciones, ya que podemos apuntar a cualquier gen que queramos» dijo el Dr. Liu.

Uno de los grandes objetivos de la nanoterapia es lograr partículas muy selectivas, de forma que puedan discriminar entre células normales y anormales. Lograr estas partículas seria un enorme avance en la búsqueda de curas a enfermedades como el cáncer.

Para comprobar el funcionamiento de la partícula esta se programó para evitar la replicación de el virus que produce hepatitis C en el hígado. El destructor de virus denominado «nanozyme» tiene un esqueleto de pequeñas partículas de oro y una superficie de 2 componentes biológicos. El primero es una enzima que es capaz de inhibir la acción del mARN que tiene la información para codificar la proteína relacionada a la enfermedad. El segundo es una gran molécula de ADN que identifica la secuencia de ADN que se necesita destruir.

Sin la presencia de la molécula selectora la enzima no puede actuar.

Esta investigación surgió luego de una investigación ganadora del premio nobel, en la cual se describía como funcionaba el mecanismo de selección y destrucción de ADN en el cuerpo humano, en resumidas cuentas esta partícula imita un mecanismo que está presente en el cuerpo humano.

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Por más de 20 años los médicos han estudiado las células madre provenientes del cordón umbilical en busca de tratamiento para múltiples enfermedades. Hoy es posible transformar células de la piel en neuronas usando una gran cantidad de procesos.

En el Instituto Salk para Estudios Biológicos han encontrado una nueva forma de obtener células nerviosas. Para lograr esto se uso una proteína conocida como factor de transcripción (SOX2). Los investigadores lograron demostrar que estas células provenientes del mesodermo pueden ser transformadas a células ectodermales presentes en la corteza cerebral con tan solo forzar la expresión de un factor de transcripción.

Se usó un retrovirus para introducir SOX2 en las células obtenidas del cordón umbilical, una de las funciones de esta proteína es iniciar la diferenciación de células nerviosas. Las células que se obtuvieron después de este proceso eran capaces de transmitir impulsos eléctricos, es decir que eran neuronas maduras y funcionales.

Para comprobar la funcionalidad de estas células, las trasplantaron al cerebro de una rata y descubrieron que estas células se unieron a la red neuronal. Los encargados de la investigación esperan que este sea el punto de partida para encontrar curas a enfermedades neurológicas como esquizofrenia, Parkinson o Alzheimer.

La creación de estructuras fisiológicas en laboratorio con las mismas propiedades que las reales ha sido un anhelo de los científicos durante muchos años. En la última década gracias al estudio de las células madre se ha logrado reproducir en laboratorio todo tipo de células y tejidos.

Sin embargo estas «células artificiales» aun no son idénticas a las naturales y aun no se sabe como «forzar» a las células para que den origen a estructuras más complejas como los órganos.

Investigadores del Wake Forest Baptist Medical Center se dedican hace varios años a recuperar la funcionalidad de ciertos músculos realizando injertos de otros creados en laboratorio. El cuerpo es capaz de reparar pequeñas lesiones musculares pero cuando se compromete una porción mas grande de musculo es necesario realizar un trasplante.

Hasta el día de hoy el procedimiento era retirar musculo de otra parte del cuerpo. George Christ y su equipo continuaron con sus experimentos anteriores y descubrieron que células musculares que crecen sobre un material biocompatible y luego son sometidas a «ejercicio» tienen una mejor respuesta al momento de ser implantadas en un organismo. Con este tratamiento los injertos ayudan a  recuperar gran parte de la funcionalidad del musculo.

Cuando células musculares son cultivadas en laboratorio no forman «hebras» como en el cuerpo humano. Mediante una maquina que ejercita las células musculares se consiguió que se forme un tejido más funcional.

Observa el siguiente vídeo de la maquina que «ejercita» los músculos.  Estos pequeños músculos fueron implantados en ratas con lesiones, las cuales presentaron una gran mejora en la funcionalidad en los músculos dañados.

Cada vez es más común oír o leer sobre cirugías a distancia realizadas por cirujanos a miles de kilómetros de su paciente. Las operaciones realizadas por robots dan muchas otras ventajas además de poder realizar operaciones a distancia, también son más precisas y pueden llegar a  ser mucho menos invasivas que procedimientos actuales.

Actualmente la Universidad de California, Santa Cruz y la Universidad de Washington han completado un set de siete sistemas de última tecnología en cirugía robótica. Cinco de estos sistemas serán enviados a los principales laboratorios de investigación médica en los Estados Unidos como la Universidad de Harvard, Universidad Johns Hopkins, Universidad de Nebraska, UC Berkeley, UCLA.

Al trabajar sobre una plataforma en común y seguir una misma línea de investigación esperan que todo el sector se desarrolle rápidamente.

En el laboratorio de biorobotica de la Universidad de Washington es uno de los más avanzados en cirugías robóticas con sistemas muy exitosos como el Raven II. Este sistema consta de 2 brazos robóticos, una cámara y un sistema de interfaz cirujano/robot.

El Raven II ahora será el punto de partida de toda esta comunidad científica y podrán compartir experimentos y nuevas técnicas. La cirugía robótica tiene el potencial de permitir nuevos procedimientos quirúrgicos que son menos invasivos que las técnicas existentes.

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