Nano-vehículos para la entrega de nutrientes en plantas

Entre las estrategias actuales más prometedoras de administración de fármacos se encuentran los nano-vehículos basados en micelas de fosfolípidos, también llamados liposomas. Sin embargo, la utilidad de tales nano-vehículos ha sido poco explorada en las plantas. Un grupo del Israel Institute of Technology demostró que los liposomas pueden utilizarse como nano-vehículos para la entrega controlada de nutrientes por aspersión en cultivos de interés comercial, como el tomate. Los liposomas se produjeron a partir de cadenas saturadas de lecitina de soya y se caracterizaron mediante dispersión de la luz en modo dinámico  y criomicroscopía electrónica de transmisión (cryoTEM). En un experimento control, se aplicaron liposomas de entre 80 -100 nm, cargados con EuCl₃a plantas sanas y se demostró que los liposomas penetran las hojas y entregan su carga. La carga puede llegar incluso hasta las raíces. 

Las plantas de tomate tratadas con liposomas cargados con Fe y Mg revirtieron la deficiencia aguda de nutrientes, debido a que se asimilaron los nutrientes hasta en un 33%, en comparación con menos del 1% cuando se aplican los nutrientes sin vehículo.

Publicado recientemente en Nature Scientific Reports

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Influencia de las fronteras de grano en la conductividad iónica de anti-perovskitas

El desarrollo de electrolitos sólidos como el compuesto anti-perovskita Li₃OCl ha permitido la fabricación de baterías de iones de Li totalmente de estado sólido, de gran interés para la industria electrónica portátil. Tales baterías superan a las comerciales de electrolitos líquidos en cuanto a la duración y seguridad debido a que los electrolitos sólidos no son volátiles  ni inflamables. Sin embargo,  un problema por resolver a escala atómica es el efecto de las fronteras de grano (GB, del inglés grain boundaries) sobre el transporte iónico del Li, que lleva a inconsistencias entre la alta conductividad de bulto de los compuestos anti-perovskita y los bajos valores observados experimentalmente en policristales. 

Empleando la simulación mediante dinámica molecular, un grupo de investigadores del Reino Unido y Francia estableció un modelo de electrolito policristalino que permite cuantificar el impacto de las fronteras de grano sobre la conductividad en función del tamaño de grano. Sus estudios demuestran que los compuestos anti-perovskita como el Li₃OCl desarrollan mayores concentraciones de fronteras de grano comparados con perovskitas como el SrTiO₃. Estas fronteras ofrecen alta resistencia al paso de los iones de Li entre los granos; su efecto es más fuerte para tamaños de granos < 100 nm donde la conductividad es dominada por las fronteras de grano. 

Los resultados fueron publicados recientemente en Journal of American Chemical Society.

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Síntesis “de abajo hacia arriba” de grafeno nanoporoso multifuncional

La inclusión de poros de dimensiones nanométricas en el grafeno, puede convertirlo  de semi-metal a semiconductor y transformarlo de una película de membrana impermeable a un tamiz molecular muy efectivo. Sin embargo, producir  poros hasta de un nanómetro y al mismo tiempo cumplir con las estrictas restricciones estructurales impuestas por las aplicaciones, representa un gran problema para las estrategias de síntesis existentes "de arriba hacia abajo".  Los autores, de varias instituciones de España, proponen un nuevo método de síntesis de "abajo hacia arriba", para sintetizar grafeno nanoporoso con  una matriz ordenada de poros, cuyos tamaños se pueden ajustar  hasta 1 nanómetro. El tamaño, la densidad, la morfología y la composición química de los poros se definen con precisión atómica mediante el diseño de los precursores moleculares. El grafeno nanoporoso es un semiconductor altamente versátil que presenta propiedades de  tamizado y detección eléctrica de especies moleculares, simultáneamente.

Los resultados fueron publicados recientemente en Science.

El hemateno, nuevo material bidemensional a partir de la hematita

A partir del descubrimiento del grafeno, el material bidimensional más estudiado, se han sintetizado muchos materiales inorgánicos que consisten de una capa bidimensional (2-D). Los minerales son los mejores precursores para producir capas atómicas altamente ordenadas y de grano grande mediante exfoliación. A partir de la exfoliación de mineral de hierro, hematita (α- Fe₂O₃), un grupo internacional de investigadores de la Universidad de Rice, en EUA, procesó un nuevo material bidimensional  al que denominaron “hemateno”. La morfología bidimensional del hemateno se confirmó por microscopía electrónica de transmisión. Las mediciones magnéticas junto con los cálculos de la teoría funcional de la densidad confirman el orden ferromagnético en el hemateno, mientras que la hematita exhibe un orden antiferromagnético. Cuando se carga en matrices de nanotubos de titanio, el hemateno mejora la actividad fotocatalítica con luz visible.

Publicado recientemente en Nature Nanotechnology

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Confinamiento de plasmones en una heteroestructura van der Waals en el espacio de un átomo.

En un reporte reciente, investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona, España, anunciaron que es posible confinar luz en una heteroestructura tipo van der Waals, formada por monocapas de grafeno y de nitruro de boro hexagonal (hBN) (aislante) y sobre ésta un arreglo de rodillos metálicos. Utilizaron grafeno porque se comporta como guía de luz debido a las oscilaciones electrónicas (plasmones) que interactúan fuertemente con la luz y observaron la propagación de plasmones entre la capa metálica y el grafeno. Para alcanzar el máximo confinamiento, redujeron el espacio entre el grafeno y el metal, hasta que el separador aislante de hBN consistió de una monocapa, y el confinamiento de la luz se mantuvo sin registrar pérdidas de energía adicionales. Así, fue posible continuar con la excitación de los plasmones, que se propagaron libremente confinados en ese reducido espacio de un átomo de anchura. Controlaron el proceso aplicando un voltaje, demostrando así la posibilidad de propagar luz a lo largo de canales con dimensiones inferiores a un nanómetro.

Los resultados se publicaron recientemente en Science.

Diseño de un nanorector biocatalítico para el tratamiento de cáncer de mama.

El tamoxifeno es la terapia endócrina estándar para el cáncer de mama, y requiere la activación metabólica de las enzimas del citocromo P450 (CYP). Sin embargo, las bajas concentraciones  y actividad limitada del CYP en algunas células tumorales, que las dosis administradas de tamoxifeno sean altas y, por lo tanto, generan efectos secundarios como daño al ADN y quimiorresistencia. 

Recientemente, un grupo de investigadores del CNyN-UNAM, México, desarrolló un nanorreactor biocatalítico que incorpora CYP dentro de una cápside viral del bacteriófago P22, la cual está funcionalizada con un fotosensibilizador y estradiol. Este diseño, proporciona una terapia dirigida y combinada que reduce la dosis necesaria de tamoxifen. Las nanopartículas funcionalizadas con estradiol son reconocidas e internalizadas por las células tumorales de mama ER+, incrementando la actividad intracelular del CYP y produciendo especies reactivas de oxígeno (ROS) tras la irradiación con UV (365nm). La generación de ROS en sinergia con la actividad enzimática CYP mejora drásticamente la sensibilidad al tamoxifeno in vitro, inhibiendo la proliferación de las células tumorales. 

Los resultados fueron publicados recientemente en Journal of Nanobiotechnology.

Nueva microscopía de rayos-X duros con resolución de 10 nm.

Una nueva técnica de microscopía multimodal de barrido que emplea rayos-X duros ha sido desarrollada en el National Synchrotron Light Source II del Brookhaven National Laboratory por investigadores del laboratorio y de otras universidades de  EUA.  La microscopía desarrollada utiliza un haz coherente y monocromático de alta energía (12 keV), que permite lograr imágenes con una alta resolución espacial de 10 nm. Varias técnicas se usan para caracterizar y verificar el área focalizada y la resolución de la imagen. Lo multimodal de la técnica  consiste en un análisis simultáneo de contraste de absorción, fase y fluorescencia. Esta técnica tiene gran potencial de aplicación en la ciencia de materiales, y particularmente en la nanociencia y el desarrollo de nanotecnología.

Los resultados fueron publicados recientemente en Nano Futeres del IOP

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