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domingo, 23 de marzo de 2014

Ciencia en el fondo del mar.





El descubrimiento de vida en lo más profundo de los océanos no sólo es una sorpresa por las condiciones extremas en la que estos organismos viven sino por lo que representan para la ciencia.

Armando enríquez Vázquez

Las riquezas del fondo del mar no sólo se encuentran en los minerales que se pueden extraer del lecho marino, el poder entender cómo funcionan y sobreviven los diferentes organismos que se han descubierto en las últimas décadas en  las profundidades y los cuales apenas se han empezado a estudiar en las últimas décadas nos puede ayudar a desarrollar diferentes tecnologías, drogas y sustancias. Eso sin contar que realmente no conocemos nada acerca de las profundidades marinas y que más del 95% de lo que hay debajo de los océanos está por descubrirse.
Vivir en lo más profundo del océano implica adaptaciones a condiciones extremas a las que ningún ser humano podría sobrevivir, empezando por la gran presión a la que las criaturas a más de mil metros de profundidad viven y las bajas temperaturas de entre 4°C a 2°C que de pronto en el área de una fuente hidrotermal se puede elevar hasta 400°C, y que gracias a la tremenda presión de las profundidades le impide entrar al agua ebullición y sin embargo alrededor de estas fuentes hidrotermales se han descubierto ecosistemas con numerosas especies y ejemplares que están a un por ser estudiadas.
Aquí unos cuantos ejemplos de lo que la investigación de las especies marinas ha logrado y lo que aun podemos esperar. Existen un tipo de esponjas marinas de la clase Hexantinellida, conocidas de manera común como esponjas vítreas, pues su esqueleto está construido de fibras muy delgadas de silicio, o sea de vidrio, que viven a una profundidad promedio de 200 y 2000 metros de profundidad. Desde hace algunos años estas esponjas y en especial una que se conoce con el nombre común de canasta de flores de Venus, y cuyo nombre científico es Euplectella aspergillum,  son motivo de estudio por parte de los biólogos por que de manera natural producen fibras ópticas. Fibras ópticas del grueso de una cabello humano, para los científicos encargados de trabajos de biomimesis. El estudio de estas esponjas podría revelar cómo desarrollar mejores y más flexibles fibras ópticas. Fibras ópticas producidas a bajas temperaturas a diferencia de las que se producen de manera industrial.
Otro ejemplo lo encontramos en un pez llamado Zoarces americanus, que habita en las profundidades del Océano Ártico. Este pez fue estudiado por la empresa Unilever, ya que produce  una proteína anticongelante, capaz de  prevenir a bajas temperaturas, la creación de cristales de hielo que dañarían el tejido celular de sus órganos y músculos. La empresa Univeler, que es el mayor productor de helados y golosinas congeladas en los Estados Unidos,  ha utilizado esta proteína desde mediados de la década pasada, con el permiso de la FDA, organismo encargado de regular la comida y las medicinas en Estados Unidos,  para la fabricación de helados, lo que permite que la consistencia cremosa de un helado se mantenga sin que se formen hielos que dañan esta consistencia y la percepción del consumidor.
También los caracoles marinos han resultado de gran utilidad para el desarrollo de nuevas medicinas. Algunos Caracoles que son extremadamente venenosos como los caracoles cónicos que utilizan neurotoxinas muy poderosas para atrapar a sus presas, que en realidad son venenos letales. Gracias al estudio de estas neurotoxinas se han producido potentes analgésicos que ayudan a los pacientes de enfermedades como el cáncer a lidiar con el dolor. Estos medicamentos han sido aprobados por FDA en Estados Unidos  y por su contraparte en la Unión Europea desde 2005.
Durante la última década del siglo pasado los investigadores del fondo marino descubrieron que a diferencia de muchos otros peces del abismo océanico donde no penetra un solo rayo de luz solar, la especie Malacosteus niger es capaz de percibir el color rojo lo que le da una ventaja para atrapar a sus presas. El biólogo marino Ron Douglas de la Universidad de la Ciudad de Londres descubrió que la responsable de este hecho era la clorofila, misma que el pez obtiene de las bacterias en su alimento. Actualmente un científico norteamericano se encuentra tratando de desarrollar la forma de aprovechar este descubrimiento para aplicar clorofila a los ojos humanos y mejorar la visión nocturna desgraciadamente con fines militares, pero esto podría ser de gran utilidad para aquellos que se ven obligados a desarrollar parte de su trabajo o actividades en condiciones oscuras, como los choferes de camiones que viajan por las carreteras en la noche.
Entender a los organismos bioluminicentes del fondo marino, esto es, capaces de producir su propia luz a partir de procesos químicos y físicos de sus cuerpos, puede ayudar a tener ciudades mejor iluminadas y menos costosas en el gasto de energía.
Apenas a principio de este mes de marzo Timothy M. Lenton de la Universidad de Exeter publicó en el Journal Nature Geoscience, la teoría de que las esponjas de las profundidades marinas son las responsables de oxigenar las aguas de los océanos hace mil millones de años y por lo tanto de ser cierta esta hipótesis las esponjas serían en gran parte responsables de la evolución de la vida como la conocemos en nuestro planeta.
En la riqueza de organismos que existe en el fondo del océano muchos científicos esperan encontrar también la solución para la actual crisis de antibióticos que cada día es más evidente cuando los microorganismos comienzan a ser más resistentes a los medicamentos actuales.
La vida vino de los océanos y al parecer podríamos decir que hay suficientes organismos y seres por investigar en las profundidades que nos ayudaran a mantener la vida en la superficie.

publicado en blureport.com.mx el 18 de marzo de 2014
imagen. geo.de

viernes, 3 de mayo de 2013

Nuevos materiales para la nueva revolución industrial



No sólo las formas de producción están cambiando, nuevos materiales están por cambiar también los productos y lo que ellos ofrecen al consumidor.
Armando Enríquez Vázquez
Las batallas que se llevan a cabo en la frontera de nuevas formas de producción tienen que ver también con nuevos materiales, más eficientes, menos contaminantes al momento de ser producidos y amigables con el medio ambiente al final de su vida útil.
Algunas de las investigaciones sobre nuevos materiales están relacionadas con biomimesis, en la Universidad de Harvard los investigadores del Instituto Wyss de ingeniería inspirada en la biología, están trabajando en un material basado en el exoesqueleto de los insectos. El exoesqueleto de los insectos así como sus alas están hechos de capas de un polisacárido llamado quitina, una proteína y un polímero, que van alternándose, como si se tratara de triplay. Este exoesqueleto es  flexible, es muy resistente, es ligero y lo encontramos como mencione en diferentes estructuras de los insectos.
Los investigadores, Javier G.Fernández y Donald Ingber han desarrollado un material transparente con las características y cualidades de la cutícula de los insectos.
El material ha sido llamado Shrilk. El nombre viene de la combinación de los nombres de la quitina, en inglés chitin y la proteína con la que se combina, que es la misma proteína, llamada fibroína, que producen ciertos artrópodos cuando hacen los hilos de sus telarañas y los gusanos responsables de hacer la seda, silk en inglés.
El Shrilk tiene una dureza comparable a cualquier aleación de aluminio, pero es mucho más ligero y se puede producir a partir de los desperdicios que produce el comer camarones, también se obtiene la quitina de las conchas de almejas o del caparazón de los caracoles, como se ve no sólo es abundante sino muy barata.
Las aplicaciones del Shrilk son variadas y van desde bolsas de basura y pañales, hilos para sutura, y protectores para personas con graves quemaduras, así como heridas en las que el tejido se deba regenerar. La gran ventaja de Shrilk es que es totalmente biodegradable y su reintegración a la naturaleza genera abonos a la tierra.
Se pretende hacer investigación que mezcle Shrilk con otros materiales buscando nuevas y mayores aplicaciones. Así como aplicaciones en condiciones de humedad porque se sabe que la quitina se vuelve más flexible con la humedad.

En ese mismo sentido de materiales biodegradables, uno de los mayores problemas de contaminación es causado por los empaques, la gran mayoría de productos que adquirimos, vienen protegidos en sus empaques con poliestireno, eso sin contar vasos, platos y otros productos de este material, que de una manera muy sencilla tiramos a la basura de manera casi inmediata después de haber comprado el producto que queríamos. El poliestireno tarda en degradarse miles de años, lo que provoca que existan en el mundo toneladas de poliestireno que están contaminando, tapando cursos naturales de ríos, envenenando animales que lo consumen, por eso una empresa norteamericana llamada Mushroom Packaging, o sea empaques de hongos, ha desarrollado una técnica a partir de los micelios de hongos, los micelios podrían ser comparados con las raíces del hongo, composta y moldes donde se hacen los empaques, esta empresa está creando empaques para varios productos y diferentes empresas. Entre sus clientes están Puma, Dell, Steelcase y la Agencia de los Estados Unidos de la administración oceánica y atmosférica conocida por sus siglas como NOAA. Las ventajas son más que obvias estos empaques se pueden tirar en el jardín de la casa o en el campo abierto donde rápidamente se reincorporan al medio ambiente.
Otras investigaciones que involucran a los plásticos, siempre perjudiciales por el  largo tiempo de su degradación, se llevan a cabo en nuestro país. El CINVESTAV se ha enfocado en crear plásticos a partir de almidones de maíz, mientras que en el Instituto Politécnico Nacional se están haciendo investigaciones con almidón de papa, lo que representa materiales que se biodegradan de manera muy rápida.
Estos son solo algunos de los miles de nuevos materiales que se desarrollan en los laboratorios y centros de investigación a lo ancho del mundo y que estarán en nuestra vida diaria en los próximos años.

Publicado en blureport.com.mx el 2 de mayode 2013
Imagenes: wyss.harvard.edu
               uywvker.servebbs.com

jueves, 7 de marzo de 2013

Materiales que se reparan a sí mismos


Dentro de las tecnologías que marcarán la línea en este 2013 de acuerdo con el Foro Económico Mundial se encuentra la biomimesis. Destinada a cambiar por completo la forma en la que utilizamos ciertos materiales a nuestro alrededor.
 Armando Enríquez Vázquez 
Siguiendo con otro de los desarrollos científicos, que de acuerdo con el Consejo de la Agenda Global sobre Tecnologías Emergentes del Foro Económico Mundial prometen cambiar nuestro mundo en este 2013, se encuentra el estudio de nuevos materiales capaces de regenerarse o “curarse” a sí mismos. La biomimesis es una rama de la ciencia que enfrenta problemas del hombre moderno atacándolos como los haríamos los organismos vivos. Biomimesis, significa imitar a la vida. Partiendo de la base que muchas de las soluciones tecnológicas que el hombre enfrenta no requieren soluciones nuevas porque han sido solucionadas desde hace millones de años por la naturaleza.
Ejemplos de la biomimesis los encontramos en inventos como el plástico biodegradable y el Kevlar. Actualmente existen muchos proyectos de la biomimesis en todo el mundo; crear edificios que no necesiten aire acondicionado a partir del ejemplo de los termiteros del África subsahariana donde a pesar de los cambios drásticos de temperatura el interior de las construcciones hechas por las termitas se mantiene siempre fresco. La creación de bastones para ciegos que sean capaces de avisar de la geografía del terreno al usuario como lo hace el sonar de los murciélagos.  Pegamentos basados en las patas de los gekos, cuerdas para paracaídas y otros usos rudos basados en telarañas.
Sin duda uno de las investigaciones más interesantes y de gran utilidad es la de materiales que se reparen a sí mismos, como si cicatrizaran o se curaran. Son materiales inteligentes capaces de recomponer una rasgadura, rayón, daños en su superficie, grietas, incluso el desgaste normal causado por el tiempo y el uso y que lo hacen sin la intervención del hombre.
Aunque las aplicaciones y  productos en los que se prevé que se utilicen estos materiales no son pocos,  los que se encontraran a la venta en un futuro próximo sí lo son. La firma estadounidense Autonomic Materials podría poner próximamente a la venta un material para recubrir barcos y grandes estructuras en el mar, como plataformas petroleras, y que evita la corrosión natural dañe el metal, este material se autorepara, con el desgaste normal. Se cree que otro gran mercado para este tipo de materiales está en las pantallas de los teléfonos celulares y las tablets que con el uso diario se rallan. Incluso materiales transparentes de gran grosor que puedan sustituir al vidrio cada día más utilizado en las grandes construcciones. Así como cementos y materiales estructurales. En la Universidad Case Western Reserve de Cleveland el Profesor Stuart Rowan ha desarrollado un polímero que se regenera como respuesta a ser expuesto a un rayo de luz ultravioleta, una aplicación sugerida por Rowan es en la pintura de los automóviles, adiós a rayones.
En la Universidad de Bristol en Inglaterra se está investigando, con el sistema circulatorio como modelo a copiar un sistema que sea capaz de reparar fisuras y grietas en la próxima generación de aeronaves. Aunque en palabras del encargado de la investigación el Profesor Ian Bond, las tecnologías de autoreparación no han logrado reparar los materiales completamente a su estado original, siempre queda un mínimo vestigio de daño.
Mientras que en la Universidad de Stanford, un grupo de investigadores cuyo líder es el Profesor Zhenan Bao han creado un material sintético sensible al  tacto y capaz de autorepararse a temperatura ambiente.
La llegada de estos materiales representa un ahorro en materias primas, una mayor vida de los productos creados con estas tecnologías y gran ahorro para los consumidores. Esperemos ver pronto todas estas maravillas al alcance del hombre de la calle. 

Publicado en blureport.com.mx el 5 de Marzo de 2013
Imagen:vitodibari.com