La realización y la ruptura de enlaces químicos son la base de los procesos bioquímicos de la vida misma. Una mayor comprensión de los procesos cuánticos que dan lugar a reacciones químicas puede llevar a nuevas estrategias en el diseño y control de moléculas, lo que en definitiva resulta en avances científicos en la atención de la salud y medicina de diagnóstico, la computación cuántica, nanotecnología, ciencia del medio ambiente y la energía.

La investigación se llevó a cabo en el Attosecond Science Laboratory (JASLab), una colaboración estratégica entre NRC y uOttawa. Según el Dr. Danial Wayner, Vice-Presidente de Ciencias Físicas de NRC, JASLab “es una adición bienvenida a la impresionante infraestructura fotónica de investigación y desarrollo que el gobierno, la industria y la academia han construido en Ottawa para apoyar el trabajo pionero en física de láser ultrarrápida y garantizar que las tecnologías de vanguardia emergentes son transferidas a empresas innovadoras de Canadá”.

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“Los diodos rectificadores son los pilares fundamentales de la electrónica”, dice Tuo-Hung Hou, describiendo la investigación. “Los diodos fabricados con materiales de óxido en lugar de silicio tradicional son especialmente interesantes porque pueden ser fabricados a temperatura ambiente, en contraposición a los 1000 °C que generalmente se requieren para diodos de silicio. Además de materiales complejos de ingeniería, nuestro trabajo muestra un nuevo camino para mejorar considerablemente la eficiencia de la rectificación de diodos de óxido con la formación de rutas a nanoescala en óxidos.”

Hou agrega, que al controlar cuidadosamente las rutas a nanoescala, puede crear una memoria no volátil resistente, llamada “RRAM” o un diodo de rectificación en la misma estructura. RRAM simplemente consiste en una capa de óxidos de metal de transición entre dos electrodos de metal y está siendo impulsada activamente por muchas empresas como la “gran novedad” en memoria.

Los investigadores esperan que su labor continua produzca una nueva generación de circuitos electrónicos enteramente de materiales de óxido.

Identificar una sola célula cancerosa que se ha liberado de un tumor y viaja a través del torrente sanguíneo para colonizar un nuevo órgano podría parecer como encontrar una aguja en un pajar. Pero una nueva técnica de imagen de la Universidad de Washington es un primer paso para hacer esto posible.

Investigadores de la UW han desarrollado una nanopartícula multifuncional que elimina el ruido de fondo, lo que permite una forma más precisa de imágenes médicas. Es como eliminar el pajar y que por ende la aguja brille por sí sola.

Las nanopartículas son prometedores agentes de contraste para la representación médica ultrasensible. Pero en todas las técnicas que no utilizan trazadores radioactivos, los tejidos que rodean tienden a abrumar a las señales débiles, impidiendo a los investigadores descubrir sólo una o pocas células.

La nanopartícula recién presentada resuelve este problema combinando por primera vez dos propiedades para crear una imagen que es diferente de lo que cualquier técnica existente podría haber producido.

La nueva partícula combina propiedades magnéticas y de imagen fotoacústica para borrar el ruido de fondo. Los investigadores usaron un campo magnético pulsante para agitar las nanopartículas por sus núcleos magnéticos. A continuación, tomaron una imagen fotoacústica y utilizaron técnicas de procesamiento de imagen para eliminar todo excepto los píxeles vibrantes.

Experimentos con tejido sintético mostraron que la técnica puede suprimir una señal fuerte de fondo casi por completo. El trabajo futuro tratará de duplicar los resultados en animales de laboratorio, dijo el autor principal Xiaohu Gao, un profesor asistente de la UW de bioingeniería.

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Una investigación de la Universidad de Queensland ha encontrado que el Nanopatch (Nanoparche) – un método indoloro de administración de vacuna – ahora es soluble, lo que elimina la posibilidad de lesiones por pinchazo de aguja.

El líder del proyecto el profesor Mark Kendall, del Instituto Australiano de Bioingeniería y Nanotecnología, dijo que el hallazgo confirmó que el Nanopatch era una posible alternativa más segura y más barata para las vacunas de agujas.

El estudio fue publicado recientemente en la revista científica Small.

“La Organización Mundial de la Salud estima que 30 por ciento de las vacunaciones en África no son seguras debido a la contaminación cruzada causada por una lesión por pinchazo de aguja. Eso es una carga para la asistencia sanitaria de alrededor de 25 dólares por administración”, dijo el profesor Kendall.

El Nanopatch es más pequeño que un sello de correos y está lleno de miles de diminutas proyecciones – invisibles al ojo humano – ahora secas para incluir la vacuna en sí, junto con excipientes biocompatibles.

Cuando se coloca el parche sobre la piel, estas proyecciones empujan a través de la capa exterior de la piel y entregan las biomoléculas a las células de destino.

Cuando está seco, el dispositivo es estable y fuerte. Una vez el Nanopatch se aplica a la piel, las proyecciones de inmediato se mojan, disolviendo en cuestión de minutos.

La investigación publicada en la revista Plos One en abril encontró que el Nanopatch alcanzó una respuesta inmune protectora con la centésima parte de la dosis de una aguja y jeringa estándar.

Por ser un método indoloro, sin aguja, el Nanopatch ofrece esperanza para aquellas personas con fobia a la aguja, así como mejorar la experiencia de vacunación para los niños pequeños.

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Kun Yan Zhu, profesor de entomología, y sus compañeros de equipo Xin Zhang y Jianzhen Zhang, investigaron el uso de nanopartículas para entrega de ácido ribonucleico de cadena doble, ARN bicatenario – una molécula capaz específicamente de desencadenar el silenciamiento de genes. Con el silenciamiento particular de genes, Zhu dijo que el ARN bicatenario puede matar el desarrollo de los mosquitos o hacerlos más sensibles a los plaguicidas.

El silenciamiento de genes desencadenado por ARN bicatenario o ARN pequeño de interferencia, se conoce como ARN interferente, o RNAi.

“RNAi es un enfoque específico y eficaz para la pérdida de estudios de la función en prácticamente todos los organismos eucariotas”, dijo Zhu. Los organismos eucarióticos tienen células que contienen un núcleo dentro del cual el material genético es llevado, por lo que pueden ser manipulados. Casi todos los animales, las plantas y los hongos son eucariotas.

Una vez que RNAi es desencadenado, destruye el ARN mensajero, o ARNm, de un gen particular. Esto evita la traducción del gen en su producto, haciéndolo silenciar. En el caso de la investigación de Zhu, RNAi se utilizó para silenciar genes responsables de la producción de quitina, el componente principal del exoesqueleto de los insectos, crustáceos y arácnidos.

Aunque el silenciamiento todavía no es 100 por ciento efectivo en su estudio, Zhu dice que deja al cuerpo del mosquito con menos capacidad para luchar contra los insecticidas, que deben penetrar el exoesqueleto del mosquito.

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