Modulación magnetotérmica del crecimiento de células nerviosas dependientes del calcio

El daño a los nervios conduce a discapacidades que afectan gravemente la calidad de vida. Los tratamientos disponibles no garantizan la regeneración completa de los nervios dañados ni la restauración de la función. La cirugía es invasiva e implica la implantación de autoinjertos diseñados para cerrar los espacios entre las terminaciones nerviosas. Sin embargo, tampoco proporciona una regeneración completa. El campo emergente de la neuromodulación magnética mediada por nanopartículas magnéticas (NPM) aprovecha una susceptibilidad magnética diminuta y la baja conductividad de los tejidos biológicos para enviar estímulos de forma inalámbrica a las células en las profundidades del cuerpo. Las NPM pueden diseñarse para convertir campos magnéticos en distintos estímulos físicos, incluidos calor, fuerza y cambios químicos detectados por el mecanismo de señalización celular.

 

Usando síntesis organometálica, los autores obtuvieron NPM monodispersas recubiertas con ácido oleico, de 21 ± 1 nm de diámetro (Fig. 1b). Luego las recubrieron con una capa adicional de copolímero de bloque anfifílico con un espesor promedio de 4 nm, para conferir biocompatibilidad a las NPM en condiciones fisiológicas. Los autores sugieren que el ingreso de Ca²⁺ a las células neuronales en desarrollo contribuye a su crecimiento acelerado. Para probar esta hipótesis, se aplicó la estimulación magnetotérmica remota de un canal iónico termosensible, lo que provoca la entrada de Ca²⁺. La cuantificación de la elongación de los procesos neuronales -las dendritas y el axón- en presencia de NPM disipadores de calor reveló un aumento en el crecimiento después de la estimulación. El estudio in vitro tuvo como objetivo demostrar el potencial de la estimulación magnetotérmica como un medio para acelerar el crecimiento de las células neuronales y ofrecer información sobre el mecanismo que subyace a este efecto.

 

Se espera que la investigación futura se beneficie de la aplicación de esta tecnología in vivo en modelos de trauma.

 

Publicado recientemente en Advanced Functional Materials

Crecimiento controlado de nanopartículas no esféricas

 

Físicos de universidades y centros de investigación de la República de Uzbekistán y de la Federación Rusa desarrollaron una técnica para el crecimiento de nanopartículas no esféricas mediante la implantación de iones.

 

Los investigadores sintetizaron nanopartículas plasmónicas de cobre mediante el bombardeo de un haz de iones de Cu sobre la capa superficial de una cerámica transparente nanocristalina del compuesto MgAl₂O₄con estructura de espinela, escogido por su resistencia a la radiación. El disco cerámico se fabricó empleando el prensado uniaxial en caliente utilizando nanopolvos de MgAl₂O₄. La cerámica fue bombardeada con el haz perpendicular a la superficie, con una dosis de 1 X 10¹⁷ iones de Cu⁺² por cm² en una atmósfera de Ar.

 

Las cerámicas modificadas fueron tratadas térmicamente paso a paso y simultáneamente se realizó el análisis óptico en cada etapa mediante la obtención de espectros de absorción empleando luz monocromática polarizada. Se observó que se sintetizaron nanopartículas plasmónicas elipsoidales, orientadas a lo largo del flujo de iones, durante el bombardeo. El uso de luz polarizada permitió determinar que, durante la implantación, la dirección del flujo iónico incidente ejerce una atracción sobre las nanopartículas plasmónicas. Desarrollaron un modelo matemático, demostrando que la formación de las nanopartículas elipsoidales se debe a la implementación de procesos competitivos de difusión de iones y una mayor actividad de enlaces químicos en la superficie curva de la nanopartícula.

 

Al cambiar la forma de las nanopartículas de esféricas a no esféricas, se aumenta el rango de absorción óptica. Esto, a su vez, es la base para una mayor conversión de energía absorbida en electricidad o calor. Como resultado, se pueden obtener sensores más funcionales y aumentar su rango de sensibilidad. Asimismo, si estas nanopartículas se incrustan en láseres, la potencia de los láseres aumentará. 

 

Una descripción de la tecnología y los resultados de los primeros experimentos fueron publicados en el Journal of Physics and Chemistry of Solids.

 

Más información en Nanotechnology News.

Desarrollo de óxidos mixtos Al2O3-Y2O3 para la deshidratación catalítica de alcoholes derivados de la biomasa

 

Se espera que en 10 años la tecnología para el aprovechamiento de biomasa permita sustituir del 10 al 15 % de los químicos básicos provenientes de fuentes fósiles por aquellos provenientes de la biomasa. 

 

Entre estos químicos se encuentra el isopropanol (2-propanol). Este alcohol puede servir como base para obtener otros productos químicos básicos como propeno o acetona mediante la deshidratación o deshidrogenación del 2-propanol, respectivamente. La ocurrencia de una u otra  reacción dependerá de la razón acidez/basicidad del catalizador utilizado, por lo que modular está propiedad constituye una herramienta muy importante para ajustar la selectividad. El uso de óxidos mixtos ha mostrado ser una estrategia efectiva para modular tales propiedades.

 

Un grupo de científicos del CNyN, del CICESE y de la Universidad de Tabasco de México, estudió la transformación de isopropanol utilizando catalizadores de óxidos mixtos binarios de Al₂O₃-Y₂O₃. Congruentemente, los experimentos demostraron que con el ajuste del porcentaje en peso de Y₂O₃ (0, 25, 50, 75 y 100 %) se modifican las propiedades texturales y electrónicas, la morfología y la estructura cristalina.

 

En cuanto a la morfología, se encontró que la muestra de alúmina estaba compuesta por nanovarillas que forman microesferas huecas tipo erizo. En cambio, los óxidos mixtos Al₂O₃-Y₂O₃ propiciaron microesferas sólidas, cuyo tamaño mostraba un aumento con el contenido de itria. En contraste, el porcentaje de nanovarillas mostró una disminución con el aumento de itria. Por otro lado, la muestra de itria mostró una morfología completamente distinta compuesta por microplacas y microbastones. Con ello, la morfología esférica se atribuye a la mezcla de fases. Asociado al cambio de morfología, se encontró que el área específica disminuye al aumentar el porcentaje de itria.

 

El trabajo demuestra que los óxidos mixtos Al₂O₃-Y₂O₃ son apropiados para regular la selectividad en la transformación a isopropanol. En específico, los óxidos mixtos Al₂O₃-Y₂O₃ mostraron un efecto sinérgico para aumentar la basicidad y por lo tanto la selectividad a acetona.

 

El trabajo fue publicado recientemente en Applied Catalysis B: Environmental