Un nanobarril de ADN con la mercancía

(Este artículo es continuación de Papiroflexia con el ADN. Te recomiendo que lo leas primero).

Representación esquemática del nanobarril con y sin el ADN.

El dispositivo que comentábamos en el artículo anterior consiste en un recipiente con forma de barril similar al que aparece en el dibujo. Las dos mitades del barril tienen un extremo unido de forma articulada, mientras que el otro extremo se puede cerrar con un par de cierres de ADN. Cada uno de estos cierres consiste en dos hebras de ADN parcialmente complementarias (una naranja y la otra azul en el dibujo), que se unen y mantienen el barril cerrado. Cada cierre está diseñado para abrirse cuando encuentra un antígeno concreto (en rojo) que se halla en la superficie de las células blanco. Dentro del barril se encuentran los anticuerpos (en rosa) sujetos por hebras de ADN modificadas químicamente (en amarillo). Cuando se abren ambos cierres, los anticuerpos quedan expuestos y pueden neutralizar las células blanco.

El uso de dos cierres es importante, ya que puede no haber un único antígeno que caracterice las células blanco, pero sí puede ser posible con una combinación de dos antígenos. Por otro lado, gracias a la rigidez de la papiroflexia con ADN (poco usual entre los nanomateriales), los anticuerpos no son expuestos cuando sólo uno de los cierres se abre. Church y sus colaboradores* diseñaron seis nanobarriles diferentes, cada uno con una combinación diferente de cierres, y los probaron en seis líneas de células cancerosas, cada una con una combinación distinta de antígenos. Los barriles sólo se abrían cuando las células tenían los antígenos adecuados para desbloquear ambos cierres.

No obstante, tratar el cáncer en un ser humano o un animal es mucho más complicado que atacar células cancerosas en el laboratorio. Los nanobarriles de ADN tienen que evitar ser expulsados del cuerpo a través del hígado y el bazo hasta llegar al sitio del tumor. Y en el caso de un tumor sólido, es necesario alcanzar células más profundas, no sólo las de la superficie. Cuando se resuelvan estas pegas, los nanobarriles pueden convertirse en un verdadero medio terapéutico.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i4/p20_s1

* De la Escuela de Medicina de Harvard.

Papiroflexia con el ADN

La papiroflexia* con ADN consiste en doblar una sola hebra larga de ADN para crear una forma rígida que se mantiene fija mediante muchas hebras cortas. En 2006, Paul Rothemund (Instituto de Tecnología de California) hizo una demostración en la que usó esta técnica para crear smileys** y otras formas caprichosas. Desde entonces, los investigadores han desarrollado estructuras más funcionales, como cajas que se pueden abrir y cerrar con llaves de ADN y nanomáquinas que recogen cargamentos de nanopartículas en respuesta a señales químicas procedentes del entorno de la máquina.

Ahora George Church y su equipo de la Escuela de Medicina de Harvard (o HMS por sus siglas en inglés) han aplicado la papiroflexia con ADN para crear un dispositivo capaz de llevar un cargamento molecular a una clase específica de células.

Proporcionar un medicamento a células de un tipo concreto mientras se minimiza el efecto sobre otras células es una importante meta de la medicina. En particular, en el tratamiento del cáncer, a menudo es difícil encontrar el equilibrio entre eliminar suficientes células cancerosas y dejar intactas suficientes células sanas. Existen diversas estrategias, en diferentes estadios de desarrollo, para superar esta dificultad, mediante el uso de nanomateriales y otras tecnologías. El trabajo de Church y su equipo puede representar otro posible enfoque.

En el próximo artículo veremos con más detalle en qué consiste este trabajo.
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Fuente:
http://www.physicstoday.org/resource/1/phtoad/v65/i4/p20_s1

* También llamado origami o cocotología.
** Representación esquemática de una cara sonriente.

Un agujero negro destruyendo una estrella (y II)

(Este artículo es continuación de Un agujero negro destruyendo una estrella (I). Te recomiendo que lo leas primero).

Los astrónomos suponen que estrellas similares a la protagonista de este suceso dan vueltas alrededor del agujero negro que está en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Sin embargo, este tipo de eventos es raro, ocurriendo aproximadamente cada 100 000 años. Para encontrar el que estamos comentando, hubo que monitorizar cientos de miles de galaxias en la zona del ultravioleta con el GALEX y en la zona del visible con el Pan-STARRS, un telescopio que examina el cielo nocturno completo buscando todo tipo de fenómenos transitorios, incluyendo supernovas.

El equipo que lo descubrió estaba buscando destellos brillantes en el ultravioleta que provinieran del núcleo de una galaxia con un agujero negro previamente inactivo. Ambos telescopios detectaron uno en junio del 2010 y los astrónomos observaron su evolución: tardó un mes en alcanzar su brillo máximo y durante los doce meses siguientes se fue apagando lentamente. El destello es similar al producido por una supernova, pero el ascenso hasta el máximo de brillo se produce de forma mucho más lenta, tardando casi un mes y medio.

Midiendo este aumento en luminosidad, los astrónomos calcularon que la masa del agujero negro era de varios millones de veces la del Sol, comparable con el tamaño del agujero negro de la Vía Láctea. Por otra parte, observaciones espectroscópicas* mostraron que el agujero negro estaba absorbiendo grandes cantidades de helio. Para acabar, el destello podría haber sido debido a un núcleo activo en la galaxia, pero el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA demostró que las propiedades del gas no coincidían con las de un núcleo galáctico activo.
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Fuente:
http://www.nasa.gov/mission_pages/galex/galex20120502.html

* La espectroscopia divide la luz en sus colores del arcoíris, dando lugar a las propiedades características de un objeto, como su temperatura o su composición gaseosa.

Un agujero negro destruyendo una estrella (I)

Los astrónomos han podido recoger evidencias de un agujero negro masivo destruyendo una estrella que pasaba demasiado cerca, gracias al Explorador de la Evolución Galáctica (GALEX, por sus siglas en inglés), un observatorio espacial de la NASA, y al telescopio Pan-STARRS, situado en la cumbre del Haleakala (Hawái), que ayudaron en la identificación de los restos estelares.

Agujeros negros supermasivos (con masas de entre millones y miles de millones veces la del Sol) suelen encontrarse en los centros de las galaxias; sus enormes efectos gravitacionales sólo parecen evidentes cuando alguna víctima se acerca demasiado. Los astrónomos ya han observado procesos parecidos antes, pero esta es la primera vez que han podido identificar a la víctima: una estrella rica en helio de una galaxia a 2700 millones de años luz de distancia.

Cuando la estrella es destrozada por las fuerzas gravitacionales del agujero negro, parte de los restos de la estrella caen en el agujero negro mientras el resto es despedido a grandes velocidades (ver vídeo). La firma espectral del gas expulsado es mayoritariamente helio. Dado que hay muy poco hidrógeno y mucho helio, puede deducirse que no es la primera vez que esta estrella ha pasado cerca del agujero negro.


La posible historia de la estrella es que, después de consumir la mayoría de su combustible de hidrógeno, empezó a crecer hasta convertirse en una gigante roja que giraba en torno al agujero negro en una órbita altamente elíptica, similar a la órbita de un cometa alrededor del Sol. En una de las ocasiones en que pasó más cerca, la gravedad del agujero negro arrancó la atmósfera hinchada de la estrella, mientras los restos, ricos en helio, siguieron girando alrededor del centro; hasta que en una de las vueltas se acercó más todavía y se enfrentó a su final.

Si quieres conocer más detalles de cómo fue posible el descubrimiento de este fenómeno singular, tendrás que leer el próximo artículo.
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Fuente:
http://www.nasa.gov/mission_pages/galex/galex20120502.html
Créditos del vídeo: NASA, S. Gezari (Universidad Johns Hopkins) y J. Guillochon (Universidad de  California, Santa Cruz)