viernes, 30 de enero de 2015

Nanopartículas de hierro, posible opción contra el cáncer

Actualmente los científicos se han enfocado en el uso de nanomedicamentos para el tratamiento contra el cáncer. Dentro de esta tendencia, investigadores de Bélgica y México se dieron a la tarea de estudiar el comportamiento de fármacos con la inclusión de nanopartículas de óxido de hierro, las cuales permiten atacar directamente tumores, células o tejidos cancerígenos, con el fin de encontrar una alternativa más segura y eficaz a la radio o quimioterapia.

Las nanopartículas de hierro poseen una magnetización inducible, lo cual les permite ser dirigidas hacia un tejido específico y causar hipertermia (golpe de calor) para eliminar los tumores: investigadores de México y Bélgica. En la imagen, ilustración de nanopartículas de hierro (DICYT)
Las nanopartículas de hierro poseen una magnetización inducible, lo cual les permite ser dirigidas hacia un tejido específico y causar hipertermia (golpe de calor) para eliminar los tumores: investigadores de México y Bélgica. En la imagen, ilustración de nanopartículas de hierro (DICYT)
A diferencia de otro tipo de terapias, las nanopartículas de óxido de hierro poseen una magnetización inducible, lo cual les permiten ser dirigidas hacia un tejido específico y provocar hipertermia (golpe de calor) para eliminar los tumores. Sin embargo, a pesar de sus potenciales beneficios, también aportan nuevos retos a la seguridad de la salud del paciente, por lo que deben ser analizadas para garantizar su eficacia y evitar sus posibles efectos adversos.
Para no pasar por alto los efectos secundarios que conlleva a la salud el uso de nanopartículas de óxido de hierro, fueron practicados estudios en células in vitro y en modelos animales por un consorcio internacional conformado por Vicente Escamilla Rivera y Omar Lozano, ambos doctores del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional, además del profesor Stéphane Lucas, del Laboratorio de Análisis por Reacciones Nucleares (LARN) de la Universidad de Namur, en Bélgica.
Se pretende que a través del uso de nanopartículas de óxido de hierro los fármacos resulten más eficientes, sean encapsulados y se evite que el metabolismo del organismo las desvíe, para que ataquen directamente a las células enfermas y no existan efectos secundarios.
Las nanopartículas magnéticas tienen ventajas: se inyectan a la sangre y por medio de un campo magnético externo, semejante al de un imán, son llevadas hasta el tumor, donde vibra el material y eleva la temperatura del tejido hasta destruir el tejido no deseado, explicó el doctor Escamilla Rivera.
En los experimentos fueron comparados diferentes tipos de partículas y se expusieron a proteínas y células en un escenario real simulado (in vitro y modelos animales) con el fin de evaluar los efectos adversos y detectar qué tipo de recubrimiento es más biocompatible con el organismo.
La dificultad de trabajar con nanopartículas de óxido de hierro es que al inyectarlo al organismo, el sistema inmunológico lo reconoce como amenaza y modifica su eficacia; inhabilita el medicamento o causa estrés oxidativo.
Por ello la investigación trabajó con tres tipos de nanopartículas: desnuda, recubiertas con los polímeros polietilenglicol (PEG) y polivinilpirrolidona (PVP), con el objetivo de descubrir cuál de ellas pasa inadvertida por el cuerpo y ataca directo al blanco, detalló el especialista en nanotoxicología.
“Uno de los efectos adversos de las nanoparticulas de óxido de hierro es el estrés oxidativo, un desbalance entre radicales libres del organismo que afectan biomoléculas como lípidos o carbohidratos. Otro es la inflamación local o sistémica, asociada a otros padecimientos que forman trombosis, o causan choques anafilácticos”, explicó Vicente Escamilla, quien realiza su doctorado en toxicología en el LARN.
En los modelos de roedores expuestos a las nanopartículas recubiertas con PEG se presentó un aumento en la concentración de moléculas llamadas anafilotoxinas que pueden causar un choque anafiláctico cuando se producen en grandes cantidades, además del aumento de citocinas pro-inflamatorias tanto local como sistémica. Por ahora las pruebas se han hecho en modelos animales o in vitro; sin embargo, hasta que se garantice la salud del paciente se podrá empezar a comercializar, concluyó el egresado del Cinvestav.
Fuente: DICYT

Ya son 1000 los planetas confirmados gracias a la Misión Kepler

El Telescopio Espacial Kepler de NASA, ha monitorizado durante los cuatro años de la misión más de 150.000 estrellas en búsqueda de tránsitos que indicaran la presencia de planetas orbitando alrededor de las mismas. El resultado ha sido más de 4000 candidatos a planetas pendientes de ser confirmados. Recientemente se ha conseguido alcanzar la marca de los 1000 planetas ya confirmados de entre todos esos candidatos aportados por esta misión Kepler.

De los 1000 confirmados, 8 planetas en total tendrían un tamaño menor del doble que la Tierra y se encontrarían en la zona habitable de su estrella. Todos ellos orbitan estrellas más pequeñas y frías que el Sol. Imagen: NASA
De los 1000 confirmados, 8 planetas en total tendrían un tamaño menor del doble que la Tierra y se encontrarían en la zona habitable de su estrella. Todos ellos orbitan estrellas más pequeñas y frías que el Sol. Imagen: NASA
“Cada uno de los descubrimientos de la búsqueda de planetas de la misión Kepler nos lleva un paso más cerca de poder responder a la pregunta de si estamos solos en el Universo”, declaró John Grunsfeld, administrador asociado del Directorio de Misiones Científicas de NASA, desde las oficinas centrales de la agencia espacial en Washington. “El equipo de Kepler y su comunidad científica continúa obteniendo impresionantes resultados con los datos de este venerable explorador”.
De entre los últimos planetas confirmados, tres de ellos se encuentran en la zona de habitabilidad de sus respectivas estrellas. Esta zona se define como la franja espacial alrededor de la estrella en la cual sería posible la existencia de agua líquida en la superficie del planeta. De esos tres, dos de ellos estarían formados por material rocoso, al igual que nuestro planeta Tierra. Para determinar si un planeta está hecho de roca, agua o gas, los científicos deben conocer su tamaño y masa. Cuando la masa no puede ser determinada directamente, se pude inferir de qué está hecho el planeta basándose en su tamaño.
“Con cada nuevo descubrimiento de estos pequeños mundo posiblemente rocosos, nuestra confianza se fortalece en determinar la frecuencia de planetas tipo Tierra” señaló Doug Caldwell, científico de la misión Kepler del Insituto SETI en el Centro de Investigaciones AMES de NASA, en California. “Está cerca el día en el que sepamos si son habituales los planetas rocosos y templados como la Tierra”.

Expedición a la Antártida en busca de mamíferos prehistóricos

Las investigaciones paleontológicas se están realizando actualmente en la Cuenca James Ross de la península antártica.

Antártida. Foto: CONICET.
Antártida. Foto: CONICET.
Muestras de fósiles mamíferos Metatheria y Gondwanatheria están recolectándose para su posterior análisis sistemático, biogeográfico y paleoecológico por investigadores del Instituto Venezolano de Investigaciones Científicas (Ivic) en la Base Marambio de la República Argentina, ubicada en la isla Seymour o Marambio, específicamente al este de la península en el mar de Weddel.
En el marco del convenio de cooperación entre ambas naciones, Venezuela pisará tierras heladas con la primera fase de la VIII expedición a la Antártida, coordinada por el Centro de Oceanología y Estudios Antárticos del Ivic (Coea-Ivic).
El investigador y jefe del Laboratorio de Paleontología del Ivic, Ascanio Rincón, llegó a al continente helado el 25 de noviembre y se mantuvo hasta el 28 de diciembre desarrollando un proyecto conjunto titulado Paleovertebrados Weddelianos de la Cuenca James Ross en la Península Antártica.
El estudio tiene por objetivo explorar y recolectar muestras de mamíferos Metatheria y Gondwanatheria para indagar sobre las afinidades de estos ejemplares que aparecen en la secuencia cretácico eoceno de la isla Marambio.
Desde el polo sur y bajo condiciones climáticas extremas e impredecibles, Rincón informó vía electrónica que es el primer venezolano en participar en una expedición paleontológica de este tipo en la Antártida, con el apoyo de expertos argentinos del Museo de La Plata, entre los cuales destacan Marcelo Reguero, Alejandra Abello, Paula Bona, Carolina Vieites y Leonel Acosta.
Investigación en marcha
El expedicionario venezolano, precisó que la intención es encontrar mamíferos marsupiales de los grupos Microbiotheria, Polydolopimorphia, Didelphimorphia y Gondwanatheria -estos últimos clasificados actualmente como Allotheria- el cual está cercanamente relacionado con los mamíferos Cladotheria, el linaje de los placentados y los marsupiales que sobrevivieron a la extinción a finales del cretácico.
Aunado a ello, acotó que el proyecto incrementa el patrimonio científico de Latinoamérica a favor del entendimiento del origen y evolución de los mamíferos en este continente, así como la evolución tectónica del continente suramericano. Como se recordará, hace aproximadamente 203 millones de años comenzó la fractura y posterior separación de Pangea en dos supercontinentes: Laurasia al norte y Gondwana al sur; este último contenía las tierras que llegarían a ser Suramérica, África, India, Antártida, Australia y Nueva Zelanda.
Por último, el especialista explicó que existe una investigación muy similar a la que se desarrolla en la Antártida, emprendida en el Altiplano Boliviano, donde se exploran estratos del Cenozoico de Colombia y Venezuela en función de plantear hipótesis de carácter continental sobre la evolución de los mamíferos suramericanos.
Fuente: DiCYT

jueves, 29 de enero de 2015

El gato de Schroedinger en el mundo cotidiano

Desde el famoso experimento mental del gato de Erwin Schroedinger, los físicos de todo el mundo han tratado de crear sistemas a gran escala para probar cómo se aplican las reglas de la mecánica cuántica a los objetos cotidianos.

Los científicos han creado un sistema que se encuentra en dos estados sustancialmente diferentes al mismo tiempo, que en parte recrea, a gran escala, el experimento de Schroedinger y su gasto. Crédito de la imagen: Martin Bahmann (Wikipedia Commons)
Los científicos han creado un sistema que se encuentra en dos estados sustancialmente diferentes al mismo tiempo, que en parte recrea, a gran escala, el experimento de Schroedinger y su gato. Crédito de la imagen: Martin Bahmann (Wikipedia Commons)
Dos científicos de la Universidad de Calgary recientemente dieron un paso importante en esa dirección, mediante la creación de un sistema a gran escala que se encuentra en dos estados sustancialmente diferentes al mismo tiempo. Hasta este momento, los científicos sólo habían logrado recrear los efectos cuánticos a escalas mucho más pequeñas.

Entendiendo al gato de Schroedinger

En contraste con nuestra experiencia cotidiana, la física cuántica permite que las partículas se encuentren en dos estados al mismo tiempo – la llamada superposición cuántica. Un núcleo radiactivo, por ejemplo, puede estar al mismo tiempo en un estado degradado y en uno no degradado.
La aplicación de estas reglas cuánticas en objetos grandes conduce a consecuencias paradójicas e incluso extrañas. Para enfatizar esto, Erwin Schroedinger, uno de los padres fundadores de la física cuántica, en 1935 propuso un experimento mental que involucra a un gato que puede morir debido un mecanismo activado por la desintegración de un solo núcleo atómico. Si el núcleo está en una superposición de estados degradados y no degradados, y si la física cuántica se aplica a los objetos de gran tamaño, la creencia es que el gato va a estar a la vez vivo y muerto.
Aunque a un nivel micro se han logrado sistemas cuánticos con propiedades similares a las del ‘gato de Schroedinger’, la aplicación de este principio a los objetos cotidianos ha demostrado ser difícil de demostrar.
“Esto se debe a que los objetos cuánticos grandes son muy frágiles y tienden a desintegrarse cuando se someten a cualquier tipo de interacción con el medio ambiente”, explica el profesor Alex Lvovsky, autor principal del estudio.

Los fotones ayudan a iluminar la paradoja

El avance logrado por los físicos cuánticos de Calgary es que lograron idear un estado cuántico de luz que consta de un centenar de millones de cuantos de luz (fotones), que incluso se puede ver a simple vista. En su estado, los componentes “muertos” y “vivos” del “gato” corresponden a estados cuánticos que se diferencian por decenas de miles de fotones.
Si bien los resultados son prometedores, el profesor adjunto Christoph Simon, coautor del estudio, admite que aún quedan muchas preguntas sin respuesta.
“Todavía estamos muy lejos de lograr esto con un gato real”, dice el investigador. “Sin embargo, este resultado sugiere que hay una gran oportunidad para avanzar en esa dirección”.
El estudio de publica en Nature Physics.

Identifican regiones cerebrales relacionadas con el déficit de atención

Científicos de la Universidad de São Paulo desarrollan técnicas estadísticas e informáticas para analizar grandes conjuntos de datos biológicos, tales como imágenes de resonancias magnéticas del cerebro

Imagen: Human Connectome Project
Imagen: Human Connectome Project
Un grupo de científicos del Instituto de Matemática y Estadística de la Universidad de São Paulo (IME-USP) está desarrollando técnicas estadísticas e informáticas destinadas a analizar grandes volúmenes de datos –imágenes de resonancias magnéticas del cerebro, por ejemplo– con el fin de detectar marcadores biológicos de disfunciones neurológicas tales como el trastorno por déficit de atención con hiperactividad (TDAH).

Algunos resultados de esta investigación, que se realiza con apoyo de la FAPESP, se dieron a conocer durante el encuentro Brazil-UK Frontiers of Engineering, que tuvo lugar en noviembre pasado en la localidad de Jarinu, interior de São Paulo.
El evento, organizado por la Royal Academy of Engineering del Reino Unido en colaboración con la FAPESP, reunió a 63 jóvenes científicos de diferentes áreas de la Ingeniería –fueron 33 de Brasil y 30 del Reino Unido– que actúan en universidades, instituciones de investigación y empresas.
“Hace ocho años empezamos a desarrollar técnicas que relacionan Estadística y Ciencias de la Computación para analizar conjuntos de datos en Neurociencia y Biología Molecular e intentar detectar marcadores biológicos más objetivos y basados en análisis cuantitativos de disfunciones cerebrales”, declaró André Fujita, docente del IME-USP y coordinador del proyecto, a Agência FAPESP.
De acuerdo con Fujita, las técnicas actualmente en desarrollo permiten comparar en distintas poblaciones la variabilidad de las estructuras de agrupamientos de datos biológicos, tales como las de las redes neurales.
Debido a estudios realizados por el mismo grupo del IME-USP, se sabía que la estructura de la red neuronal de los pacientes diagnosticados con TDAH es distinta. En dichas personas, el cerebro exhibe una desorganización del funcionamiento de los circuitos neuronales llamada entropía de red.
Pero ahora, los investigadores emplearon el método de análisis estadístico de la variabilidad de estructura de agrupamientos de datos biológicos –denominado Analys of Cluster Structure Variability (Acnova), y desarrollado en colaboración con colegas de la Universidad Federal del ABC (UFABC), de la Princeton University, de Estados Unidos, de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp) y de la Universidad de Campinas (Unicamp)– para identificar regiones específicas del cerebro implicadas en el trastorno que exhiben una mayor entropía de red.
En el estudio, compararon imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI) del cerebro en estado de reposo de más de 600 niños y jóvenes con edades entre 7 y 21 años, con y sin diagnóstico de TDAH.
Las imágenes, tomadas en ocho países, pertenecen al consorcio internacional de investigación ADHD-200, que está integrado por universidades e instituciones de investigación de Estados Unidos y de China, y que mantiene un banco de datos abierto con imágenes de fMRI de cerebros de niños y adolescentes con y sin TDAH. La comparación de las imágenes cerebrales indicó que existen varias diferencias en las estructuras de agrupamientos del cerebro.
Las estructuras de agrupamientos de las subredes neuronales que constituyen las áreas de los giros postcentral, temporal superior e inferior del cerebro de pacientes con TDAH presentaron una entropía de red estadísticamente más elevada en comparación con los niños y adolescentes con desarrollo cerebral normal, según apuntó el método de análisis estadístico.
Asimismo, con el método se detectaron diferencias en regiones del cerebro hasta entonces no relacionadas con el trastorno, tales como el giro angular –que contribuye en la integración de informaciones y desempeña un papel importante en muchos procesos cognitivos–, según afirmaron los autores del estudio.
Fujita estima que en el futuro será posible diagnosticar este trastorno neurobiológico mediante imágenes de resonancia magnética funcional del cerebro, comparando las estructuras de las redes neuronales. Y que la nueva técnica podrá aplicarse a otros conjuntos de datos relacionados con otras condiciones.
“El método que proponemos también puede aplicarse a otros conjuntos de datos biológicos de interés, no sólo de imágenes de resonancia magnética funcional, sino también de expresión de genes de personas con diagnóstico de cáncer de mama”, añadió.
Los resultados de la investigación se publicaron en las revistas Neuroimage y Statistics in Medicine, entre otras.
Fuente: DiCYT

Logran el crecimiento en el laboratorio de tejido cerebral funcional

Un equipo de investigadores del Centro RIKEN de Biología del Desarrollo ha tenido éxito en inducir a células madre embrionanarias humanas a auto-organizarse en una estructura tridimensional similar al cerebelo, proporcionando pistas tentadoras en la búsqueda de la recreación de estructuras neurales en el laboratorio. Uno de los objetivos principales de la investigación con células madre es lograr la capacidad de sustituir las piezas dañadas del cuerpo con tejidos cultivados a partir de células madre indiferenciadas. Para el sistema nervioso, este es un desafío especial porque no sólo las neuronas específicas necesitan generarse, sino que también se deben inducir a conectarse entre sí en formas muy específicas.

Ejemplos de células de Purkinje maduras cultivadas a partir de células madre embrionarias humanas. Crédito: Riken
Ejemplos de células de Purkinje maduras cultivadas a partir de células madre embrionarias humanas. Crédito: Riken
El trabajo publicado por los investigadores Cell Reports detalla la forma en la que la aplicación secuencial de varias moléculas de señalización a cultivos tridimensionales de células madre embrionanarias humanas impulsa a que éstas se diferencien en neuronas funcionales que se auto-organizan para formar el patrón dorsal/ventral correcto, y la estructura multi-capa que se encuentra en el cerebelo desarrollado de forma natural.

La autora principal del estudio, Keiko Muguruma dijo que los principios de auto-organización que han demostrado son importantes para el futuro de la Biología del Desarrollo. Añadió que las neuronas y tejidos cerebelares que se deriven serán útiles para modelar enfermedades cerebelares tales como ataxia espinocerebelosa.
Estudio: Keiko Muguruma, Ayaka Nishiyama, Hideshi Kawakami, Kouichi Hashimoto, Yoshiki Sasai, “Self-organization of polarized cerebellar tissue in 3D culture of human pluripotent stem cells”, Cell Reports, doi: 10.1016/j.celrep.2014.12.051
Fuente: Riken

Detectan por primera vez la fusión de dos agujeros negros supermasivos

Detectan por primera vez la fusión de dos agujeros negros supermasivos
Es algo que hasta ahora solo se había podido predecir con modelos matemáticos y simulaciones (como la de arriba), pero nunca se había captado. Astrónomos han detectado ahora por primera vez señales de lo que parecen ser dos agujeros negros supermasivos a punto de fusionarse. "A punto" en términos espaciales, claro.



Astrónomos del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y del California Institute of Technologyhan detectado por primera vez una inusual y continua señal de luz procedente de un cuásar distante que, en realidad, creen que se trata de la fusión de dos agujeros negros supermasivos. La fuerte gravedad de un agujero negro supermasivo atrae el gas alrededor del mismo, formando una especie de disco de material brillante llamado disco de acrecimiento. Este proceso resulta en lo que conocemos como cuásar, un objeto extremadamente luminoso visible a través del Universo. Los científicos creen que la señal captada de este cuásar es la primera conocida de dos agujeros negros supermasivos en proceso de fusión.
Según Daniel Stern, del JPL de la NASA, "hasta ahora los únicos ejemplos conocidos de agujeros negros supermasivos en proceso de fusión estaban separados por cientos de miles de años luz. Con estas distancias, llevaría miles de millones de años presenciar una colisión. Sin embargo, estos dos agujeros negros están como mucho a unos cientos de años luz de distancia, y podrían fusionarse en 1 millón de años o menos".
La observación de este fenómeno es importante porque los cuásares y los agujeros negros evolucionan a la vez que las propias galaxias y dan pistas sobre qué ocurre en este proceso. Es decir, su observación podría ayudar a entender mucho mejor cómo evoluciona el Universo. Eso si la Tierra logra sobrevivir un millón de años más.
¿Cómo descubrieron los astrónomos esta señal de luz inusual? Los astrónomos analizaron los datos obtenidos por tres telescopios terrestres entre EE.UU. y Australia, que rastrean continuamente 500 millones de fuentes de luz en el espacio en un 80% del cielo durante la noche. Un procedimiento que no se había probado nunca hasta ahora. Nuevos análisis de los datos que capturen los telescopios podrían ayudar a entender mejor el comportamiento de los agujeros negros y qué podría ocurrir cuando se fusionan. De momento habrá que imaginarlo. [vía NASA]