Esta semana en la ciencia 13|03

Semana - 1303 - 0

  • Fibras fuertes y ligeras de nanotubos de carbono

  • Especialización olfatoria y aprendizaje en la Manduca sexta

  • Actuador de polímero para la generación de energía

  • Obesidad y metabolismo, la contribución enzimática

  • Máquina molecular para la producción de péptidos, ¿ribosomas robot?

Fibras fuertes y ligeras de nanotubos de carbono

Semana - 1303 - 1 Fiber lampEl desarrollo de la nanotecnología se ha encontrado con la dificultad de generar procesos sencillos para la fabricación de nanotubos de carbón que logren mayores dimensiones y que conserven óptimas propiedades (la fabricación de tubos cortos es más fácil pero, cuando se agrupan en fibras, las propiedades de la fibra resultante son más pobres de lo esperado; y por otra parte, nanotubos largos tienen mejores propiedades pero su elaboración es mucho más difícil). Debido a estas dificultades no se han logrado más amplias aplicaciones de los nanotubos de carbono a los problemas del mundo real.

Natnael Behabtu y Colin C. Young de la Universidad Rice de Houston,  junto con otros investigadores, reportan el desarrollo de fibras de nanotubos de carbono (NTC)  multifuncionales de alto desempeño que combinan la resistencia, rigidez y conductividad térmica de las fibras de carbono con la conductividad eléctrica de los metales. Estas fibras son producidas por hilado en húmedo, que es el mismo proceso utilizado para producir fibras industriales de alto desempeño. Las fibras de nanotubos de carbono tienen un papel preponderante en aplicaciones de alto valor, tales como la electrónica aeroespacial y pueden convertirse en materiales con amplia repercusión a largo plazo, desde la electrónica de consumo hasta la transmisión de energía a larga distancia.


Especialización olfatoria y aprendizaje en la Manduca sexta

Semana - 1303 - 2 manduca sextaLos polinizadores exhiben una gama de conductas innatas y aprendidas que median las interacciones con las flores, pero permanecen poco conocidas las bases olfativas de estas respuestas en un contexto natural.

Manduca sexta es una especie de polilla de la familia Sphingidae, conocida también como gusano del tabaco. En su estadio larval se alimenta de papa, tabaco, tomate y otras plantas de la familia Solanaceae,  y en  su estadio adulto consume néctar de algunas flores. Es comúnmente usado como organismo modelo en la neurobiología, debido a su sistema nervioso asequible, su corto ciclo de vida y a que es relativamente fácil de mantener en laboratorio. El estadio larval es uno de los más usados debido a la facilidad para extirpar y observar sus órganos.

Esta polilla es un polinizador importante para muchas especies de flores  nocturnas, pero puede aprender a través de un condicionamiento olfativo a visitar otros recursos para obtener néctar. Jeffrey A. Riffell, Hong Lei, Leif Abrell y John G. Hildebrand  de las universidades  de Washington  y  de  Arizona, realizaron un análisis de las flores que son innatamente atractivas para estas polillas; en él se  muestra que todos los aromas han convergido en un perfil químico similar que está especialmente representado en  el lóbulo olfativo antenal de la polilla.  Sin embargo, la flexibilidad en las visitas a las flores no atractivas está mediada por la modulación de las neuronas del lóbulo antenal asociada a la octopamina  durante el aprendizaje. Cabe mencionar que esta flexibilidad no extingue las preferencias innatas. Tal procesamiento de estímulos olfativos a través de dos canales, -uno que implica un sesgo innato y el otro una asociación aprendida-, permite a las polillas existir dentro de un entorno floral dinámico, manteniendo asociaciones especializadas.


Actuador de polímero para la generación de energía.

Semana - 1303 - 3 Actuador de polímeroLos actuadores, también conocidos como “músculos artificiales”, convierten energía química o eléctrica en fuerza mecánica. Regularmente, los actuadores hechos de polímeros pueden mostrar grandes deformaciones pero no generan mucha fuerza.

Los investigadores Mingming Ma, Liang Guo, Daniel G. Anderson y Robert Langer del Instituto Tecnológico de Massachusetts,  han desarrollado  una película de polímero sensible al agua. Combinando una matriz rígida (polipirrol) y una red dinámica (poliol-borato) se desarrollaron películas de polímero que pueden intercambiar agua con el medio ambiente para inducir la expansión y contracción de la película, lo que resulta en una locomoción rápida y continua. La película actuador puede generar tensión contráctil hasta de 27 megapascales, levantar objetos 380 veces más pesados ​​que él, y transportar carga equivalente a 10 veces su propio peso.

Los investigadores han desarrollado un generador mediante la asociación de este actuador con un elemento piezoeléctrico. Impulsado por gradientes de agua; este generador produce corriente eléctrica alterna a ~ 0.3 hertzios, con una tensión de pico de ~ 1.0 voltios. La energía eléctrica se almacena en condensadores que podrían impulsar dispositivos micro y nanoelectrónicos.


Obesidad y metabolismo, la contribución enzimática.

Semana - 1303 - 4 MacrofagoLas quinasas cJun NH2-terminal (JNK) contribuyen a la inflamación y desempeñan un papel clave en la respuesta metabólica a la obesidad, incluyendo la resistencia a la insulina. Junto a las quinasas, los macrófagos de fenotipo M1 están implicados en este proceso, sin embargo, sigue siendo una incógnita si es condición necesaria la expresión de JNK dentro de los macrófagos para que se echen a andar dichos procesos.

 Myoung Sook Han y colegas de las universidades Yale y de Massachusetts,  utilizaron ratones con deficiencia selectiva de JNK en macrófagos. Reportan que la alimentación con una dieta alta en grasas en el grupo de control y en ratones con deficiencia en JNK  causa una obesidad similar, sin embargo, sólo los ratones con deficiencia en JNK  permanecieron sensibles a la insulina. La protección de los ratones con deficiencia de JNK  contra la resistencia a la insulina se asocia con la reducción de la infiltración de tejido por los macrófagos. Estos estudios demuestran que las JNK en macrófagos tiene un papel importante para el establecimiento de la resistencia a la insulina y la inflamación inducidas por obesidad.


Máquina molecular para la producción de péptidos, ¿ribosomas robot?

Semana - 1303 - 5 RotaxaneEl ARN mensajero es el ácido ribonucleico que contiene la información genética procedente del ADN para utilizarse en la síntesis de proteínas, es decir, determina el orden en que se unirán los aminoácidos.
Los ribosomas construyen proteínas mediante la unión de aminoácidos en un orden determinado por el ARN mensajero. Bartosz Lewandowski y un equipo de investigadores de las universidades de Manchester y Edimburgo en el Reino Unido, presentaron el diseño, síntesis y operación de una máquina artificial de molécula pequeña que se desplaza a lo largo de una cadena molecular, recogiendo aminoácidos que bloquean su camino para sintetizar un péptido de una manera secuencial específica.
La arquitectura química se basa en un rotaxano, un anillo molecular  engarzado sobre un eje molecular. El anillo lleva un tiolato que toma los aminoácidos de la cadena y los transfiere mediante ligadura química. La síntesis es demostrada con una enorme cantidad (~10*18) de máquinas moleculares actuando en paralelo; este proceso genera cantidades en miligramos de un péptido con una única secuencia que se confirmó por espectrometría de masas.

Con información de artículos publicados en Science No. 6116 del 11 de enero de 2013
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