Química Archive

Un nuevo sensor permite detectar éxtasis de forma rápida y sencilla

Se trata de un sistema de nanopartículas que da una respuesta visual inmediata: diluida una pastilla en agua, si es de éxtasis, aumenta la fluorescencia

CIBER/DICYT Investigadores de la Universitat Politècnica de València, el CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), la University of Southern (Dinamarca) y el Institute of Polymer Chemistry (ICP)-Johannes Kepler University (Linz, Austria) han desarrollado un nuevo sensor que permite detectar éxtasis de una manera sencilla, fiable, rápida y selectiva. Se trata de un sistema de nanopartículas que da una respuesta visual inmediata: diluida una pastilla en agua, si es de éxtasis, aumenta la fluorescencia, lo que permite la detección inmediata de la droga. Su trabajo ha sido publicado en la revista Chemical Communications.

Investigadores que han desarrollado el sistema de detección del éxtasis. Foto: CIBER.

El éxtasis es una de las drogas más consumidas en la actualidad. Se trata de un psicoestimulante que puede provocar, entre otros efectos, problemas de memoria, paranoia, insomnio, hipertensión e, incluso, fallos cardiacos. Hasta ahora, esta droga se detecta y cuantifica mediante técnicas como la electroforesis capilar, espectroscopía o cromatografía.

“Se trata de métodos totalmente válidos, pero que requieren del uso de un equipamiento técnico caro y de personal cualificado. Nuestro sistema destaca por su facilidad de uso, bajo coste y alta fiabilidad”, Beatriz Lozano, investigadora del Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico en la Universitat Politècnica de València.

El método diseñado por los investigadores españoles, daneses y austríacos consiste en un material híbrido que incluye un soporte inorgánico cargado con un colorante -en este caso fluoresceína- y funcionalizado con una molécula orgánica derivada del naftol.

El colorante queda retenido cuando el bluebox –molécula ampliamente utilizada en química- se coordina al naftol formando una puerta molecular y ante la presencia de éxtasis en la muestra analizada, se produce una variación de la fluorescencia, cuya intensidad varía en función de la concentración de droga detectada.

“Anteriormente ya había sido descrita la afinidad del BlueBox por diferentes neurotransmisores como la dopamina, y debido al parecido estructural entre dicho neurotransmisor y el éxtasis, pensamos que sería buena idea intentar que la “puerta molecular” pudiera abrirse en presencia de la droga y liberar así el colorante que da la respuesta fluorogénica”, explica Beatriz Lozano, que desarrolla su investigación, asimismo, dentro de uno de los grupos del CIBER-BBN.

Según las pruebas desarrolladas en laboratorio, este nuevo sistema destaca, entre otras características, por su alta sensibilidad, hasta 0’95 microgramos/mililitro. De cara al futuro, los investigadores señalan que el siguiente paso sería incluir el material híbrido en una placa de aluminio, “para que la detección sea todavía más inmediata e in situ”.

Los investigadores de la UPV están trabajando actualmente en un nuevo sensor para la detección de otras drogas de síntesis.

Los biomorfos dan pistas sobre el origen de la vida en la Tierra

Parecen conchas, caparazones, cáscaras, huesos o dientes, pero en realidad son
estructuras cristalinas no biológicas, minerales que se obtienen en el laboratorio, que
crecen en condiciones similares a las de las rocas que contienen los fósiles más
antiguos de la Tierra. Se trata de los biomorfos, materiales de sílice y carbonato que
son capaces de ensamblarse por sí mismos para crear simetrías, formas y texturas que recuerdan a las de los organismos vivos.

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han logrado profundizar en los procesos químicos implicados en el crecimiento de estos
nanocristales, “uno de los pocos casos de autoorganización química en materiales”.

Los científicos, que publican hoy sus resultados en la revista Nature Communications, han demostrado experimentalmente por primera vez que la formación de estos biomorfos se autoalimenta por una oscilación del pH. No hay bordes ni ángulos, sino superficies suavemente curvadas. Suelen ser indistinguibles de los biomateriales formados en organismos vivos. El proceso para obtenerlos consiste en la precipitación de bario o estroncio en entornos alcalinos ricos en sílice.

La coprecipitación químicamente acoplada del carbonato y el sílice produce una serie de estructuras laminares, las cuales sufren un rizado de sus bordes de crecimiento. Los rizos se propagan a lo largo del borde de las láminas como olas de surf”, explica Juan Manuel García Ruiz, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias de la Tierra (centro mixto del CSIC y la Universidad de Granada), que hace tres décadas descubrió y puso nombre a estas estructuras. La morfología de estas estructuras, a pesar de ser inorgánicas, se asocia con las formas típicas de la vida. “Se habrían podido formar perfectamente en los primeros momentos de la historia de la Tierra, cuando la vida no había nacido o estaba empezando. También las condiciones en las que van creciendo estas estructuras son similares a las de las rocas que contienen las formas de vida más primitivas”, agrega el investigador del CSIC. Materiales con autonomía Según este cristalógrafo, los biomorfos presentan morfologías “completamente inusuales”, como espirales, cardioides o septos, “que están prohibidas por la simetría y ángulos de la estructura de los cristales”. Por tanto, no solo enseñan a comprender mejor la formación de conchas y biominerales, sino que, sobre todo, abren la puerta para la fabricación de materiales que imiten formas vivas y sean capaces de ensamblarse por sí mismos.

“Los biomorfos de sílice y carbonato plantean un fascinante problema sobre la convergencia morfológica entre el mundo mineral y el mundo biológico y sobre la posibilidad de crear en el laboratorio estructuras autoensambladas que imiten, por ejemplo, esqueletos”, agrega García Ruiz.

La demostración experimental del crecimiento que describe este nuevo estudio ha sido posible gracias a una técnica microscópica puntera, que usa marcadores fluorescentes, con la colaboración de investigadores de la Universidad de Bolonia (Italia). “Era un reto formidable que se resistía a los laboratorios que lo estaban intentando”, concluye el científico del CSIC.

M. Montalti, G. Zhang, D. Genovese, J. Morales, M. Kellermeier y J.M. García-Ruiz. Local pH Oscillations Witness Autocatalytic Self-Organization of Biomorphic Nanostructures. Nature Communications. DOI: 10.1038/NCOMMS14427

Extractos de aguacate disminuyen la corrosión del acero

UN/DICYT Los inhibidores son sustancias que se pueden aplicar en forma de aerosol en ambientes controlados formando una capa adicional al material, con lo que se logra retardar su proceso de corrosión.

El acero al carbono A36 es comúnmente utilizado en construcción de puentes, vigas y estructuras. Además, por su uso en la industria, muestra este tipo de deterioro químico demasiado fácil y rápido.

Así lo determinó en su investigación el estudiante Julián Andrés Pinilla Bedoya, de Ingeniería Física de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, quien actualmente trabaja en el Grupo de Laboratorio de Física del Plasma.

El extracto escogido por el investigador fue el producido por el árbol de aguacate papelillo, de la familia Persea Americana Mill –cultivado en la región centro-sur del departamento de Caldas– que se adapta fácilmente a climas fríos y su fruto madura de seis a ocho semanas. Se caracteriza por ser de cáscara delgada, superficie lisa y un contenido en grasa de cerca de un 30 %.

Tales características permiten que durante el proceso físico haya mejoras en la producción de este extracto.

“Con esa información se empezó a investigar qué elementos en la naturaleza tenían esta propiedad y cuál era el indicado para este acero, ya que según el material que se utilice es necesario tener en cuenta cuál inhibidor se va a emplear”, expresó el investigador.

Para determinar si este inhibidor contrarrestaba la corrosión en este tipo de acero se realizaron dos pruebas en laboratorio: curvas de polarización Tafel y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS), en un equipo llamado potenciostato/gasvanostato, perteneciente a la U.N. Sede Manizales y adscrito al Laboratorio de Física de Plasma.

Teniendo en cuenta estas dos técnicas se realizaron tres pruebas con pulpa, pepa y cáscara del aguacate, utilizando un medio electrolito de cloruro de sodio (NaCl) al 3,5 % en peso, que permite simular el medio (solución) corrosivo.

En las pruebas preliminares se presentó una gran eficiencia del inhibidor, en comparación con las pruebas realizadas al acero en la solución corrosiva. Además, mediante imágenes ópticas se pudo determinar el cambio en la corrosión generalizada. El estudiante aseveró que la eficiencia del inhibidor fue de un 17,97 %.

Para futuros trabajos se pretende estudiar la composición química del aguacate mediante varias técnicas, con el fin de sintetizar el o los componentes que hacen de este orgánico un inhibidor eficaz para el acero A36.

Obtienen un compuesto para la industria cosmética y agropecuaria de la gallinaza

Este residuo duplica la producción del ácido láctico, clave en las industrias alimenticia, cosmética, farmacéutica, agropecuaria y química

UN/DICYT El abono procesado biológicamente a partir de los excrementos de las gallinas ponedoras, o gallinaza compostada, mejora en un 90 % la producción de ácido láctico en comparación con el extracto de levadura, que normalmente se usa en dicho proceso, explica Jhon Jairo Aragón Arias, magíster en Ingeniería Química de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.).

Así mismo, el investigador advierte que la gallinaza compostada es un producto más económico, pues disminuye en un 92 % los costos operacionales, mientras que el extracto de levadura representa un 60 % del valor de fabricación.

El compuesto ayuda a regular el nivel de acidez de los jabones con el fin de prevenir infecciones. FOTO UN

La gallinaza compostada aporta el nitrógeno y los compuestos requeridos para el crecimiento de los microorganismos que participan en la fermentación que genera el ácido láctico; en este proceso también participan fuentes de carbono como los azúcares y las fuentes minerales.

Durante un proceso de investigación que duró dos años, el magíster Aragón también probó con otras fuentes alternativas al extracto de levadura: harina de soya, humus de lombriz y semillas de guayaba.

Sin embargo, la harina de soya aporta proteínas demasiado grandes para los microorganismos; el humus o excremento de lombriz no logra que estos crezcan; y las semillas de guayaba consiguen que estos se desarrollen pero no lo suficiente para crear el ácido láctico.

Cabe señalar que el ácido láctico participa en varios sectores industriales. En el alimenticio, por ejemplo, es clave para la creación de acidulantes –sustancias que regulan la acidez de los alimentos– y conservantes.

En la industria cosmética tiene diferentes usos como la regulación de la acidez de los jabones, con el fin de proteger las zonas sensibles del cuerpo y evitar infecciones.

De igual manera, en el sector farmacéutico participa en la creación de sustancias para diálisis, y en la fabricación de prótesis. En el agropecuario ayuda en la regulación del pH –o nivel de acidez de los suelos–, y en la producción de bioplásticos y plásticos biodegradables; y en la industria química ayuda, por ejemplo, en la fabricación de disolventes.

Para llegar a estos resultados los investigadores escogieron la fermentación de ácido láctico como modelo de producción a estudiar, y después caracterizaron las bacterias y los microorganismos que participan en dicho proceso.

Una vez culminado este análisis se establecieron las fuentes alternativas a evaluar considerando si se producían en el país, cuál era el costo y el contenido de nitrógeno; posteriormente, durante un año, se llevaron a cabo las pruebas finales en el Laboratorio de Biotecnología y en el de Farmacia de la U.N. Sede Bogotá.

“Las pruebas que se realizaron fueron a nivel de laboratorio. Sería interesante si se escalan a pruebas piloto en el sector industrial con el fin de explorar nuevas alternativas de producción”, concluye el investigador Aragón.

Nueva alternativa sostenible a la fabricación de embalajes plásticos

José Jesús Benítez, del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), perteneciente al cicCartuja, ha publicado recientemente en colaboración con investigadores del “Istituto Italiano di Tecnologia” y de la Universidad de Málaga, un artículo donde ponen de manifiesto la fabricación de un nuevo material bioinspirado, un poliéster basado en las cutículas vegetales y con aplicación directa en la fabricación sostenible de envoltorios.

Actualmente, la celulosa es el material más empleado para la fabricación de embalajes sostenibles, al ser un recurso muy abundante en la naturaleza. Sin embargo, la alta afinidad de la celulosa con el agua impide su empleo directo como envase hidrofóbico, y su procesado para este fin es altamente tóxico y peligroso.

Diversos estudios concluyen que las plantas han desarrollado una barrera contra la pérdida masiva de agua en su cutícula, es decir, en la capa más externa que cubre su epidermis. Además, la cutícula juega otro papel fisiológico importante, ya que es la primera barrera que existe frente a plagas y patógenos. Dadas las cualidades que posee este órgano vegetal, no es de extrañar que se hayan aprovechado para diseñar este biomaterial.

Compuesto por una mezcla de cutina y cera de carnauba reforzada por sustrato de celulosa fibroso, este poliéster biodegradable se erige como alternativa no tóxica a los plásticos empleados en la fabricación de embalajes, gracias a sus propiedades mecánicas, su baja conductividad térmica y su actividad de barrera contra el vapor de agua y el oxígeno, además del coste más que asumible para la producción industrial.

Referencia:
José A. Heredia-Guerrero, José J. Benítez, Pietro Cataldi, Uttam C. Paul, Marco Contardi, Roberto Cingolani, Ilker S. Bayer, Antonio Heredia and Athanassia Athanassiou. All-Natural Sustainable Packaging Materials Inspired by Plant Cuticles, Adv. Sustainable Syst. 2017, 1600024. DOI: 10.1002/adsu.201600024.

Un sensor mide en vegetales la presencia de un pesticida dañino para las abejas

El sistema ideado cuantifica de forma rápida y eficaz la concentración de tiametoxam, un insecticida de alta toxicidad

F. Descubre/DICYT Investigadores del grupo ‘Innovaciones en análisis químico’ de la Universidad de Jaén (UJA), especializado en el desarrollo de sensores aplicados al control de procesos agroalimentarios, han diseñado un dispositivo que permite detectar y medir el nivel de concentración en vegetales de un pesticida llamado tiametoxam, que ha demostrado ser muy dañino para las poblaciones de abejas.

Se trata de un sensor semiautomático que permite cuantificar de forma rápida y eficaz la presencia de este pesticida, tal y como explican en el artículo ‘Development of an semi-automatic and sensitive photochemically induced fluorescence sensor for the determination of thiamethoxam in vegetables’, publicado en la revista científica Talanta.

Investigadores de las abejas

El sensor que han diseñado los expertos de la UJA es más económico que otras alternativas existentes como la del análisis cromatográfico, además de permitir una frecuencia de muestreo mucho más elevada. Su funcionamiento se apoya en un software que, una vez activado, impulsa mediante un sistema de bombas y válvulas tanto la muestra como los reactivos hasta un fotorreactor. Allí, una lámpara ultravioleta transforma la disolución de muestra en un compuesto fluorescente, ya que el tiametoxam no lo es por sí mismo. A continuación, el fotoproducto pasa a una cubeta de flujo donde es retenido selectivamente en un soporte sólido, pudiendo así separarse del resto de componentes de la matriz. Paralelamente a esta retención se produce la detección fluorescente, que permitirá cuantificar la cantidad de pesticida en el caso de que la hubiera.

“Es un sistema que dadas sus características de rapidez, automatización y versatilidad podría ser fácilmente implementado en un laboratorio de análisis, con objeto de realizar control de calidad de vegetales. De esta manera sería posible controlar los límites máximos de residuos establecidos por la legislación de la Unión Europea”, señala a la Fundación Descubre el investigador Antonio Ruiz Medina, del departamento de Química Física y Analítica de la UJA que ha participado en el desarrollo del sensor. “El dispositivo es muy sencillo de utilizar, e incluso de construir, ya que sólo requiere de componentes instrumentales disponibles comercialmente. Esto permite que lo pueda utilizar cualquier laboratorio o grupo de investigación”, subraya el experto.

Colapso de las colonias

El tiametoxam es un pesticida de la familia de los neonicotinoides (sustancias derivadas de la nicotina) que, junto a la clotianidina y el imidacloprid, se emplea principalmente para el control de escarabajos, polillas, pulgones y otras plagas en la siembra de girasol, colza, algodón y maíz.

En abril de 2013, la Unión Europea (UE) acordó la prohibición de su uso durante dos años, tras un informe realizado por la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA, por sus siglas en inglés) que señalaba a estos plaguicidas como una de las posibles causas de la muerte masiva de abejas en todo el mundo, lo que se conoce como el colapso de las colonias.

“Una vez transcurrido el periodo de prohibición, su uso en la UE ha quedado restringido a aquellos cultivos que no atraen a estos insectos así como a cereales de invierno (por ejemplo el trigo). En ambos casos siempre dentro de unos límites de concentración máxima permitida”, explica Antonio Ruiz Medina.

Las abejas resultan vitales para mantener el ecosistema al favorecer la polinización. La merma de sus colonias en los últimos años se ha convertido en una preocupación para la comunidad científica. Por este motivo, contar con sistemas fiables que permitan controlar el adecuado uso de insecticidas como el tiametoxam, que afectan de manera determinante a su sistema nervioso, es una tarea fundamental a la que tratan de contribuir los investigadores del Departamento de Química Física y Analítica de la Facultad de Ciencias Experimentales de la Universidad de Jaén.

Referencia bibliográfica
Jiménez-López J, Ortega-Barrales P, Ruiz-Medina A. ‘Development of an semi-automatic and sensitive photochemically induced fluorescence sensor for the determination of thiamethoxam in vegetables’. Talanta. 2016 Mar; 149:149-55. doi: 10.1016/j.talanta.2015.11.048. Epub 2015 Dec 1.

Fuente: DICYT
Website: dicyt.com


Científicos del CSIC crean un híbrido de grafeno y moléculas magnéticas

Representación artistica de espines bañados en grafeno

Un estudio internacional con participación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un nuevo material híbrido basado en el grafeno y en moléculas magnéticas. Este hallazgo, publicado en la revista Nature Materials, abre la puerta a la aplicación de grafeno en el campo de las tecnologías de la información.

El grafeno, una lámina de carbono puro de un átomo de espesor, no es magnético, al igual que el resto de derivados del carbono. Por eso, uno de los grandes retos científicos actuales en el campo de los materiales ha sido inducir magnetismo en el grafeno, bien introduciendo defectos en su estructura, bien dopándolo con átomos diferentes al carbono.

“El grafeno tiene un gran potencial en el desarrollo de dispositivos electrónicos, con aplicaciones que van desde el almacenamiento de energía en ‘superbaterías’ a la fabricación de pantallas y dispositivos más flexibles. Sin embargo, en campos como la espintrónica, base de la grabación magnética y la tecnología de discos duros, la ausencia de magnetismo del grafeno suponía un obstáculo”, explica el investigador del CSIC Fernando Luis, del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, centro mixto del CSIC y la Universidad de Zaragoza.

El nuevo material desarrollado en este estudio está formado por la unión de moléculas magnéticas, que contienen cuatro átomos de hierro, a una lámina de grafeno. Experimentos llevados a cabo en los laboratorios del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón confirman que existe una interacción importante entre ambos componentes. “Lo más sorprendente es que la presencia del grafeno modifica de manera radical el magnetismo de las moléculas. Los resultados muestran que el grafeno apantalla de manera muy eficiente los espines moleculares de fuentes de ruido tales como vibraciones o campos electromagnéticos”, añade el investigador.

Según los autores del trabajo, el nuevo hallazgo mejora de forma relativamente sencilla las propiedades de ambos materiales de cara a su aplicación en tecnologías concretas. “Por una parte, el dopaje de grafeno con moléculas magnéticas puede aproximarnos a la fabricación de nuevas memorias o sensores magnéticos. Por otra, la protección que el grafeno brinda a los espines puede resultar clave para usar las moléculas como unidades de información, o qubits, de un futuro ordenador cuántico. Una ventaja adicional es que campos eléctricos generados por el grafeno pueden inducir la realización de operaciones cuánticas a velocidades mucho mayores que las accesibles usando campos magnéticos”, concluye Luis.

En este trabajo también han participado la Universidad de Stuttgart (Alemania), la Universidad de Módena, la Universidad de Florencia (ambas en Italia) y la Universidad de Lausana (Suiza).

Christian Cervetti, Angelo Rettori, Maria Gloria Pini, Andrea Cornia, Ana Repollés, Fernando Luis, Martin Dressel, Stephan Rauschenbach, Klaus Kern, Marko Burghard & Lapo Bogani. The classical and quantum dynamics of molecular spins on graphene. Nature Materials. DOI: 10.1038/nmat4490


Fuente: Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Website: csic.es


Desarrollan una familia de vidrios con actividad antimicrobiana

Este producto elimina el 99,9% de la población de microorganismos patógenos sin perjudicar al medio ambiente

CSIC/DICYT Científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han desarrollado una nueva familia de vidrios con actividad biocida que eliminan más del 99,9% de la población de microoganismos patógeneos sin provocar efectos tóxicos para el medio ambiente y los sistemas eucarióticos. El estudio se ha publicado en la revista PLOS ONE.

Cristal bactericida

El óxido de zinc (ZnO), uno de los componentes empleados en estos vidrios, presenta una elevada actividad biocida. No existía evidencia experimental de vidrios estables con contenidos de óxido de zinc por encima de 10%, sin embargo, el equipo multidisciplinar de científicos que participó en este trabajo logró obtener vidrios con contenido de óxido de zinc de hasta el 40% y comprobó que mantenían sus propiedades. En 2013 se depositó una solicitud de patente ante la Oficina Española de Patentes y Marcas.

“Su actividad biocida es efectiva frente a bacterias Gram- (Escherichia coli), Gram + (Staphylococcus aureus) y levaduras (Candida krusei). Estos productos pueden actuar como dosificadores de iones de zinc en diferentes medios -como agua destilada o agua sin destilar- y pueden producirse mediante métodos de fabricación convencionales a bajo coste dando así respuesta a uno de los retos actuales más importantes: frenar enfermedades y biocontaminación causadas por microorganismos”, explica José Serafín Moya, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.

Entre sus posibles aplicaciones están el uso en implantes médicos y en equipos quirúrgicos pero también en la fabricación de ropa para centros sanitarios, en sistemas de purificación de agua, en sistemas de almacenamiento de alimentos. “Es el primer paso para obtener nuevos materiales biocidas basados en estos vidrios, como pueden ser nanofibras vítreas, recubrimientos para implantes dentales o prótesis quirúrgicas”, concluye Moya.


Fuente: DICYT
Website: dicyt.com


Ya es posible diseñar composites mediante supercomputación

Científicos del University College of London (UCL) han demostrado que el diseño de nuevos materiales vanzados compuestos, conocidos como composite, se puede llevar a cabo en un laboratorio virtual mediante un superordenador.
Los nanocompuestos, que son ampliamente utilizados en la industria, son materiales realmente revolucionarios en los que se mezclan partículas minerales con componentes plásticos.

Las propiedades del composite dependerán de dos los dos componentes de la mezcla:
– un polímero sintético
– un compuesto mineral, un tipo de arcilla que se conoce como composite filler

Hasta ahora el desarrollo de nuevos composites dependía de la intuición de los investigadores y de su eficiencia con el método de prueba-error aunque también influía la suerte. Lo que ahora propone este equipo de investigadores del UCL es emplear suporordenadores para generar predicciones del comportamiento del producto de la unión entre el polímero y el filler, a la vez que mejora la comprensión de cómo se desarrolla todo el proceso de fusión a nivel molecular.

Composite
El equipo dirigido por el profesor Peter Coveney y con sede en el Centro UCL de Ciencias de la Computación se centró en un tipo específico de composite en el que se mezcla montmorillonita con un polímero sintético. Como los procesos químicos que se desarrollan son más pequeños que la longitud de la onda visible es imposible observarlos al microscopio y, además, la estructura en capas de las partículas de arcilla las hace difícil de estudiar ya que se comportan como una baraja de cartas en la que, aunque levantemos la primera carta, nunca podremos saber cuáles son las siguientes cartas. Y entre esas “cartas” es donde se infiltra el polímero por lo que es realmente difícil estudiar cómo se lleva a cabo el proceso.

El doctor Derek Groen (UCL Chemistry), coautor del estudio explica que “Nuestro estudio ha consistido en desarrollar simulaciones por ordenador de cómo interactúan la arcilla y el polímero dentro de sus múltiples capas. Dado que muchos de estos procesos se desarrollan a nivel cuántico, ha sido necesario reducir toda esa información a un nivel manejable para que la simulación no consuma décadas de proceso en un superordenador”.

Las simulaciones resultantes muestran exactamente por primera vez cómo interactúan los polímeros y partículas de arcilla.

LA simulaciones resultantes muestran por primera vez cómo interactúan las partículas de polímero y el filler. Las largas partículas de los polímeros, que normalmente se presentan enredadas sobre sí mimas, se deslían y se deslizan suavemente entre las hojas de la arcilla hasta intercalarse en su estructura. La posibilidad de ver este proceso a una escala humana de tiempo ha permitido a los científicos cómo es el proceso de mezcla y cómo se organizan las estructuras moleculares, de las que, ahora sí, se pueden predecir las propiedades.

En cualquier caso, llevar adelante todo este tipo de simulaciones en superordenadores requiere el uso intensivo de equipos e instalaciones que hace diez años no existían y que hace cinco no eran accesibles a los equipos de investigadores de campos ajenos a la pura informática.


Fuente: University College of London (https://www.ucl.ac.uk/mathematical-physical-sciences/maps-news-publication/maps1435)

Desarrollan un hidrogel biocompatible para mejorar la cristalización de proteínas

Equipos de cuatro centros han trabajado durante año y medio para obtener una herramienta que permita desarrollar nuevos fármacos. En concreto se trata de un biogel compuesto en un 99,9 por ciento de agua que es idóneo para cristalizar proteínas y comprobar sus interacciones lo que es un paso muy útil para la elaboración de nuevos fármacos. No van a curar a nadie pero ayudarán durante a años a la elaboración de los medicamentos que sí curarán. Por eso se llma ciencia base y es tan necesaria.

Hidrogel

Tras 18 meses de trabajo multidisciplinar, los investigadores han desarrollado hidrogeles supramoleculares constituidos por pequeños péptidos (concretamente, dipéptidos de cisteína), compuestos por un 99,9% de agua y un 0.1% de gel. Esto significa que cada molécula de dipéptido que conforma el hidrogel está rodeada por 24.777 moléculas de agua, lo que hace que estos hidrogeles sean totalmente biocompatibles y biodegradables.
Como explica uno de los autores de esta investigación, Juan J. Díaz Mochón (UGR- GENYO), una de las grandes ventajas que posee este nuevo hidrogel es que permite a las proteínas cristalizar en medios 3D. “La cristalización de proteínas resulta esencial para descifrar interacciones moleculares claves en los procesos fisiológicos y patológicos, y es una herramienta esencial para el desarrollo de nuevos fármacos”, apunta el investigador granadino.

Este nuevo material “nos ha permitido que las proteínas, que son especies puras de un punto de vista esteroquímico, cristalicen en nuestros geles que no solo son también estereoquimicamente puros sino que los podemos preparar en parejas de imágenes especulares. En nuestro trabajo demostramos que esta diferencia de conformación es suficiente para provocar la formación de nuevos polimorfos. El disponer de distintos polimorfos, de distintos arreglos cristalinos de una misma proteína, permite encontrar nuevas interacciones moleculares, siendo este conocimiento de un gran interés para la industria farmacéutica.”

El investigador de la UGR apunta que los nuevos hidrogeles que han obtenido “no solo han demostrado ser un medio excelente para obtener cristales de proteínas de muy alta calidad, necesarios para una buena determinación de la estructura 3D de la proteína, sino que nos han permitido obtener un polimorfo de la enzima glucosa isomerasa difícil de obtener”.