Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de Estados Unidos persuadieron polímeros para trenzarse ellos mismos en tenues cuerdas de escala nanométrica que se acercan a la complejidad estructural de los materiales biológicos.

Su trabajo es el desarrollo más reciente en el esfuerzo por elaborar materiales a nanoescala autoensamblados que imitan la complejidad y la funcionalidad de la obra de la naturaleza, pero que son lo suficientemente resistente como para resistir las duras condiciones como calor y sequedad.

Aunque todavía es temprano en la etapa de desarrollo, su investigación podría conducir a nuevas aplicaciones que combinan lo mejor de ambos mundos. Quizás ellos serán usados como andamios para dirigir la construcción de cables a nanoescala y otras estructuras. O quizás se podrán utilizar para desarrollar vehículos de suministro de medicamentos que atacan la enfermedad a escala molecular, o para desarrollar sensores moleculares y dispositivos de tipo tamiz que separan moléculas unas de otras.

En concreto, los científicos crearon las condiciones para que los polímeros sintéticos llamados polypeptoids se ensamblen en estructuras cada vez más complicadas: en primer lugar en hojas, luego en montones de hojas, que a su vez se enrollan en doble hélice que se parece a una cuerda que mide sólo 600 nanómetros de diámetro.

Además, a diferencia de polímeros normales, los científicos pueden controlar la composición átomo por átomo de la estructura filamentosa. También puede diseñar hélices de longitudes y secuencias específicas. Esta “ajustabilidad” abre la puerta para el desarrollo de estructuras sintéticas que imitan la capacidad de los materiales biológicos de llevar a cabo hazañas increíbles de precisión.

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En un estudio financiado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, un equipo de científicos de la Universidad de Kentucky determinó que las lombrices de tierra podrían absorber las nanopartículas de cobre presentes en el suelo.

Un paso crucial en la determinación de la absorción de los nanomateriales fue discernir si la absorción de iones metálicos fue liberado de los nanomateriales o los nanomateriales mismos. Mediante análisis de rayos x, los investigadores fueron capaces de diferenciar entre los iones de cobre y las nanopartículas de cobre examinando el estado de oxidación de cobre en los tejidos de lombrices de tierra.

Muchos productos liberarán sus nanomateriales como resultado del uso regular o después de su eliminación. Estos desechados de nanopartículas pueden entrar en las vías navegables y eventualmente en el suelo. De acuerdo con los autores, no está claro cómo interactúan los nanomateriales en el medio ambiente debido a la falta de investigación científica; Sin embargo, existe una posibilidad de ingestión involuntaria por los seres humanos y animales.

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Un biosensor que utiliza platino negro y nanotubos de carbono desarrollado en la Universidad de Purdue ayudará a dar a los científicos una mejor comprensión de cómo la hormona vegetal auxina regula el crecimiento de la raíz y el establecimiento de plántulas.

Marshall Porterfield, profesor asociado de ingeniería agrícola y biológica y de ingeniería biomédica, creó un nuevo sensor para detectar el movimiento de la auxina a lo largo de la superficie de la raíz de una planta en tiempo real sin dañar a las plantas.

Los nanomateriales en la punta del sensor reaccionan con auxina y crean una señal eléctrica que puede ser medida para determinar la concentración de auxina en un solo punto. El sensor oscila, tomando lecturas de concentración en diferentes puntos alrededor de una raíz de la planta. Un algoritmo determina, a continuación, si la auxina está siendo liberada o recogida por las células circundantes.

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Un artículo de portada en la edición de septiembre de la reconocida revista de nanotecnología Small, presenta un método desarrollado por un profesor de química de la Universidad de Connecticut, Steven Suib, para la producción de un nanomaterial cristalino que se utilizará para la conservación de la energía.

El nanomaterial, desarrollado utilizando el método de Suib, consta de dos materiales, uno es una plantilla y el otro un material que puede crecer alrededor de ella en una matriz bien ordenada. El crecimiento puede ser controlado y utiliza energía solar para conducir reacciones como la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno.

El material puede ser un componente de pintura o se puede aplicar a una superficie y será útil en aplicaciones solares, dice Suib. El material actúa como un catalizador en un proceso químico llamado fotocatálisis, el cual es la aceleración de una fotorreacción en presencia de un catalizador.

Más información Universidad de Connecticut

Una nueva forma de papel con capacidad integrada para luchar contra bacterias causantes de enfermedades podría tener aplicaciones que van desde vendas antibacterianas para empaques de alimentos que mantienen los alimentos más frescos por más tiempo hasta zapatos que alejan el mal olor de los pies.

Un informe sobre el nuevo material, que consta de hojas más delgadas posibles de carbono, aparece en la revista mensual ACS Nano: “Graphene-Based Antibacterial Paper.”

Chunhai Fan, Qing Huang, y sus colegas explican que científicos en el Reino Unido descubrieron por primera vez el material, conocido como grafeno, en 2004. Desde entonces, la carrera ha estado en encontrar usos comerciales e industriales del grafeno. Los científicos han tratado de usar el grafeno en las células solares, chips de computadoras y sensores. Fan y Huang decidieron ver cómo el grafeno afecta a las células vivas.

Así que hicieron hojas de papel de óxido de grafeno, y luego trataron de hacer crecer bacterias y células humanas en la parte superior. Las bacterias fueron incapaces de crecer en el papel, y tuvieron pocos efectos adversos en las células humanas.

“Dado el efecto antibacteriano superior del óxido de grafeno y el hecho de que puede ser producido en masa y fácilmente tratado para hacer papel aislado y flexible a bajo costo, esperamos que este nuevo nanomaterial de carbono pueda encontrar importantes aplicaciones clínicas y medio ambientales”, según el informe.

Más información American Chemical Society