Nanopartículas reparadoras

Siguiendo el ejemplo de los glóbulos blancos, los científicos han aprendido a usar indicadores bioquímicos específicos para administrar medicamentos a las partes del cuerpo que más los necesitan. Pero un grupo de teóricos de la Universidad de Pittsburgh (liderados por Anna Balazs) se han dado cuenta de que algo similar se puede emplear también para reparar materiales inanimados.

De modo similar a las enfermedades biológicas, el daño en un material se puede distinguir a menudo por una marca química, como por ejemplo un cambio en la energía superficial. Hace cinco años, Balazs y su equipo describieron cómo se pueden explotar esos indicadores para administrar nanopartículas reparadoras a los sitios dañados.

Y ahora, junto con el grupo experimental de Todd Emrick de la Universidad de Massachusetts Amherst, han decidido comprobar la teoría en el laboratorio. Prepararon una emulsión de aceite en agua en la que cada gota de aceite contenía una gran cantidad de nanopartículas de seleniuro de cadmio* (CdSe) y estaba encerrada en una fina capa de surfactante. Cuando la emulsión se desliza sobre la superficie oxidada (y por tanto hidrófila) de una lámina de silicona, las microcápsulas conservan su carga de nanopartículas. Pero cuando encuentra una grieta (cuya superficie no está oxidada, por lo que es hidrófoba), las nanopartículas igualmente hidrófobas van saliendo para cubrir el interior de la grieta.

Dependiendo de la grieta, se necesitarán más o menos microcápsulas para reparar el daño. Por otro lado, las nanopartículas de CdSe, al ser fluorescentes, ayudan a identificar dónde estaban las grietas, que aparecen como rayas de un rojo brillante en la imagen.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i3/p22_s3

* Gracias a Marisa por la nomenclatura del compuesto.

Experimentos bajo microgravedad

Desde la Estación Espacial Internacional (EEI), el astronauta Don Pettit está haciendo vídeos de experimentos de física bajo microgravedad. Y podemos ir viéndolos en la página web www.physicscentral.com/explore/sots. Estos vídeos aparecerán aproximadamente una vez por semana y también podremos implicarnos en el proyecto. Al final de cada vídeo, Pettit planteará una cuestión sobre los experimentos; de entre los ganadores, se elegirá uno al azar y Pettit leerá su respuesta desde la EEI.

Los experimentos son muy complicados (o imposibles) de hacer en la Tierra. Por ejemplo, el primer vídeo presenta gotas de agua girando alrededor de una aguja de hacer punto cargada eléctricamente. La aguja ejerce una fuerza eléctrica atractiva sobre las gotas de agua con carga opuesta, haciendo que giren alrededor de la aguja.

En otro experimento, Pettit demostrará propiedades peculiares de la tensión superficial del agua en un anillo circular. Al proyectar gotas de agua con una jeringuilla hacia el anillo lleno de agua, las gotas rebotan como si fueran de goma.

En cada vídeo, Pettit explica los principios de la física, por complicados que sean, de forma que la gente pueda entenderlos. Esto de tratar de educar al público sobre la física, ya lo ha hecho antes durante su limitado tiempo fuera de servicio. Y es que Pettit sólo puede trabajar en sus vídeos durante su tiempo libre, aunque la mayor parte del tiempo la dedica a actualizar y mantener la estación espacial. Estuvo por primera vez en la EEI en 2002 y 2003 (durante seis meses); luego, en el 2008 participó en una misión de quince días para proveer la estación de nuevo equipamiento. Y ahora se encuentra por tercera vez en la EEI desde el 23 de diciembre de 2011.
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Fuente:
http://www.aps.org/publications/apsnews/201203/spacevideos.cfm

Radiación más alimentos igual a ...

(Este artículo es continuación de La radiación y los alimentos y La radiación, los alimentos y tú, y sirve de conclusión al conjunto. Mi consejo es que los leas todos.)

En relación al tema de la irradiación de los alimentos, la principal preocupación es la seguridad de la comida procesada. Al aplicar radiación a un alimento, se rompen enlaces moleculares y así se generan subproductos radiolíticos. Pero la pasteurización, el cocinado y el envasado también producen cambios químicos. Y después de 30 años de investigación, los trofólogos* no han encontrado motivos para preocuparse, lo que no quiere decir que no existan.

En 1980 una comisión mixta de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura, el Organismo Internacional de Energía Atómica y la Organización Mundial de la Salud se propusieron evaluar todos los estudios sobre la salubridad de la comida irradiada. El informe final concluía que la irradiación de cualquier alimento hasta una dosis total media de 10 kGy no presentaba riesgo toxicológico, por lo que no era preciso hacer más pruebas toxicológicas a los alimentos así tratados.

Logotipo Radura

Hasta la fecha sólo se conoce un incidente que ocurrió en Australia en el 2008 y que tenía que ver con comida de gatos, pero parece que el problema se relacionaba únicamente con un lote específico de una marca determinada. En cualquier caso, el consumidor ha de ser el que elija qué tipo de alimento comprar; para ello, tales alimentos deben mostrar el logotipo Radura y/o indicar que han sido tratados con radiación. De momento, son los alimentos irradiados los más difíciles de encontrar. De hecho, yo no creo haberlos visto todavía en España. ¿Tú los has probado ya?
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p66_s1

* V. Diccionario.

Nueva página: Audiovisual

El artículo de hoy tiene un fin interno: llamar vuestra atención sobre la nueva página que hemos creado: Audiovisual. A partir de ahora, será el lugar donde aparecerán vídeos, fotos y demás archivos audiovisuales que tengan que ver con nuestro blog, bien porque se han usado en artículos, bien porque tengan relación con lo que aquí se hace. Podría considerarse como una historia audiovisual de Res Scientifica.

Empezamos con un vídeo que resume la tarea que llevamos haciendo y que puede servir para promocionar el contenido que aquí se distribuye. Ni que decir tiene que cuanto más se comparta, más podremos ser los que disfrutemos de todo lo que aquí se escribe.

¿Qué? ¿Dónde? ¿Cómo? ¿Cuándo? ¿Por qué? Son las preguntas básicas que todos nos hacemos. Buscamos respuestas aquí y allá. En el fondo, queremos saber. Este deseo es innato a nosotros. No podemos deshacernos de él: sólo nos queda buscar. Y la ciencia nos ayuda a encontrar algunas de estas respuestas. Por eso, "la ciencia no es para unos pocos: la ciencia es para todos".

Para acabar, mi consejo es que veas el vídeo a pantalla completa y con buen sonido. Disfrútalo; te lo mereces.

La radiación, los alimentos y tú

(Este artículo es continuación de La radiación y los alimentos; te aconsejo que lo leas antes de continuar con éste.)

 La técnica de la irradiación genera poco calor, por lo que los alimentos conservan su aspecto y su sabor fresco. Además, puede penetrar el envase del producto, lo que permite que los alimentos sean primero sellados y luego irradiados: así se elimina el riesgo de contaminación durante el envasado. La comida irradiada no necesita muchos de los aditivos alimentarios que normalmente se incluyen para impedir el crecimiento de bacterias. Por otro lado, se pueden eliminar los pesticidas tóxicos para tratar frutas y vegetales importados que se encuentren en cuarentena.

Sin embargo, aún permanecen dos cuestiones que preocupan al consumidor: la seguridad de la radiación y la calidad de los alimentos. Ya dijimos que las fuentes de radiación aprobadas por la FDA* no pueden hacer la comida radiactiva. Pero, ¿es peligroso el transporte de isótopos radiactivos? La respuesta es que sólo un poco. Los contenedores usados para ello se han diseñado y construido para aguantar los accidentes más graves, como el choque de un camión de transporte con una pared de hormigón a 135 km/h. En realidad, el transporte de materiales radiactivos por necesidades médicas es algo rutinario y seguro.

La otra preocupación se refiere a la calidad: si se usaría para "rescatar" alimentos echados a perder, si se perderían nutrientes o si se podrían generar compuestos dañinos en el proceso de irradiación. Para empezar, la irradiación no elimina los subproductos bacterianos que nos hacen identificar un alimento echado a perder. Si se tratara con radiación leche estropeada, seguiría oliendo y sabiendo mal, por lo que no podrían engañarnos al respecto.

En cuanto a los nutrientes, es verdad que la irradiación reduce los niveles de vitamina en los alimentos, especialmente las del complejo B (como la tiamina, que es particularmente sensible a este proceso). No obstante, la pérdida de vitaminas ocurre también al cocinar o enlatar los alimentos. Y la FDA, al evaluar los procesos de irradiación, tiene en cuenta el cambio en el valor nutricional. Por ejemplo, con las radiaciones aprobadas para el control de frutas y vegetales en cuarentena (por debajo de 1 kGy), más del 90% de las vitaminas permanecen en el producto.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p66_s1

* Agencia de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos.

La radiación y los alimentos

La radiación y la comida parece que son temas que no deberían ir juntos. Sin embargo, no se ha demostrado que los niveles de radiación capaces de controlar de forma efectiva los gérmenes tengan efectos dañinos para los seres humanos. El propósito de irradiar los alimentos es mejorar su calidad: se pueden eliminar los gérmenes patógenos, así como aumentar su atractivo estético. En general, la radiación rompe el ADN de una célula; y si ésta es incapaz de reparar tal lesión, muere.

La radiación empleada en los alimentos puede consistir en fotones (rayos gamma o rayos X) o electrones altamente energéticos. Los rayos gamma se pueden producir a partir de isótopos radiactivos como el cobalto 60 o el cesio 137, pero hacen falta aceleradores para generar haces de electrones y rayos X. En principio, todos estos haces pueden provocar excitaciones nucleares que den como resultado subproductos radiactivos; pero las energías que se emplean para irradiar alimentos* son demasiado bajas para inducir radiactividad.

El efecto de la radiación en los alimentos está relacionado con la cantidad de radiación ionizante absorbida, que se mide en grays (Gy)**. Dosis de menos de 1 kGy impiden los brotes en las patatas y retrasan la maduración de las frutas; también sirven para desinfectar los alimentos mediante la eliminación de insectos en cereales y frutas y la desactivación de parásitos en las carnes, como la triquinosis.

Dosis de 1-5 kGy sirven para pasteurizar alimentos. La pasteurización por radiación*** reduce significativamente o elimina bacterias en los alimentos, como la salmonela, la Listeria monocytogenes y la Escherichia coli O157:H7. Sin embargo, los organismos responsables de que la comida se eche a perder no son tan sensibles a la radiación, por lo que los alimentos pasteurizados por radiación todavía necesitan ser refrigerados. Sólo una dosis de más de 25 kGy puede esterilizar los alimentos, como nos podrían contar los astronautas. Aquí en la Tierra, los alimentos se podrían conservar a temperatura ambiente, como los productos enlatados.

Pero, los alimentos así tratados, ¿se pueden consumir de forma segura? Y su calidad, ¿se ve alterada?, ¿pierden cualidades? Podrás hallar la respuesta en La radiación, los alimentos y tú.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i2/p66_s1

* Niveles energéticos aprobados por la Agencia de Alimentos y Medicamentos (FDA) de Estados Unidos.
** Un gray es una dosis absorbida de un julio por kilogramo de material.
*** Algunos lo llaman radurización.