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Consiguen mover objetos a distancias métricas utilizando luz El logro permitirá manipular sin contacto sustancias peligrosas Un equipo de investigadores ha logrado desplazar partículas en el aire, a lo largo de distancias métricas utilizando únicamente la luz. Hasta ahora, se había conseguido mover objetos con láser pero a distancias mínimas, de tan sólo varios cientos de micrómetros. El logro obtenido, que ha sido demostrado en pruebas de laboratorio, permitirá el transporte sin contacto de contenedores de sustancias peligrosas o sensibles, como virus, células vivas o gases, entre otras aplicaciones. Por Yaiza Martínez. Durante más de 40 años, los científicos han utilizado la presión de radiación, o presión ejercida sobre cualquier superficie expuesta a la radiación electromagnética, para manipular pequeños objetos en el espacio. Esta técnica ha resultado ser una herramienta muy útil para la manipulación de partículas microscópicas, células vivas, nanopartículas y átomos, y su uso está cada vez más extendido en los campos de la biología y de la física. Sin embargo, hasta ahora, los movimientos conseguidos habían estado siempre restringidos a escalas muy pequeñas, de varios cientos de micrómetros (un micrómetro o micra equivale a una millonésima parte de un metro), y sobre todo en líquidos. Ahora, según publica la revista Physorg, un equipo de investigadores ha desarrollado una técnica que permite desplazar partículas en el aire, a lo largo de distancias métricas. Por el hueco de la luz Este avance se consiguió gracias a ciertos cambios en un sistema de atrapamiento óptico tradicional, que permite atrapar pequeñas partículas mediante presión fotónica con una pinza óptica (instrumento que emite rayos láser para proveer una fuerza atractiva o repulsiva, que permite sostener y mover físicamente objetos microscópicos). Gracias a dichos cambios, los científicos lograron desplazar objetos de un tamaño de 100 micrómetros por un espacio de metro y medio, y con una exactitud de alrededor de 10 micrómetros. El investigador Vladlen Shvedov y sus colaboradores de la Universidad Nacional de Australia y de la Universidad Nacional de Taurida, en Ucrania, explican en la revista Physical Review Letters cómo lograron modificar el sistema para mover objetos en el aire y otros gases a través de largas distancias. Los investigadores incorporaron concretamente un haz con vórtice óptico (un anillo de luz con un agujero oscuro en el centro) a un sistema de atrapamiento óptico común. Para hacerlo, realizaron un corte transversal en el sistema creando una especie de “tubería” óptica, en la que el anillo lumínico actuó como “pared de tubería” repelente, atrapando a las partículas que absorbían la luz en el centro oscuro del haz y a lo largo de la “tubería”. Además del efecto de captura, una parte de la energía de la luz y la fuerza resultante empujaron a las partículas a lo largo de la “tubería” de láser hueca. Dos tipos de partículas Por otro lado, con un espejo móvil, los científicos controlaron la dirección del haz, y de esta forma lograron dirigir las partículas hacia objetivos situados a más de un metro de distancia. El movimiento de las partículas se produce porque, cuando éstas son calentadas con luz de manera no uniforme, las moléculas de aire o gas que las rodean rebotan contra su superficie a diversas velocidades, creando una fuerza que las empuja del espacio de mayor iluminación hacia el de iluminación más baja. La manipulación óptica a larga distancia fue realizada con dos tipos de partículas: conglomerados de nanopartículas de carbono con diámetros de entre 100 nanómetros y 100 micrómetros; y microesferas de cristal vacías recubiertas de carbono, y de un diámetro de entre 50 y 100 micrómetros. En ambos casos, las superficies de carbono hicieron que estas partículas absorbieran bien la luz, con una reflectividad extremadamente baja. Tal y como demostraron los investigadores, la técnica permitió manipular las partículas con un alto nivel de exactitud, moviéndolas hacia objetivos situados a medio metro de distancia, en el caso de partículas de diámetros de entre 60 y 100 micrómetros. Posibles aplicaciones Según explica otro de los autores del estudio, Andrei Rode, de la Universidad Nacional de Australia, cuanto mayor sea la distancia por la que se desea mover las partículas, mayor potencia láser se precisa. El peligro de la tecnología, por tanto, radica en calentar demasiado las partículas e incluso quemarlas. Por eso es importante el material del que éstas estén hechas. Con las partículas utilizadas, no sería un gran desafío conseguir que éstas se movieran incluso más de 10 metros de distancia, asegura Rode. La manipulación óptica de partículas a través de grandes distancias puede tener diversas aplicaciones, como el transporte sin contacto de contenedores de sustancias peligrosas o sensibles, como virus, células vivas o gases. Además, esta tecnología permitiría dirigir y agrupar nanopartículas presentes en el aire. Por último, dado que la técnica desarrollada se puede aplicar a una amplia gama de materiales, también podría usarse para estudiar partículas aerotransportadas, como los aerosoles atmosféricos y el polvo interestelar, afirman los científicos. fuente: http://www.tendencias21.net

Las células se comunican a distancia a través de nanotubos El descubrimiento ayudará a comprender la coordinación celular en la formación embrional o la complejidad del cerebro Un equipo de científicos de Noruega ha descubierto que diversos tipos de células pueden comunicarse a distancia, gracias al intercambio de señales eléctricas a través de nanotubos o cables de tamaño nanométrico. Este descubrimiento revela un nivel más de comunicación intercelular, que podría explicar el funcionamiento coordinado de las células en el desarrollo de los embriones e, incluso, la gran complejidad de la actividad neuronal del cerebro. Por Yaiza Martínez. Científicos noruegos han descubierto que las células pueden comunicarse a distancia intercambiando señales eléctricas a través de nanotubos, que son estructuras tubulares de un diámetro extremadamente pequeño (un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro). Dichos nanotubos contendrían proteínas de la familia de la actina, que son unas proteínas que se encargan de formar microfilamentos, además de favorecer otras funciones celulares esenciales, como la movilidad y la contracción de la célula durante la división celular. Según publica la revista Nature, la comunicación intercelular a través de estos nanotubos implicaría asimismo la formación de “uniones gap”, que son los nexos que permiten la conexión eléctrica entre células. Mayor conexión celular El presente descubrimiento podría ayudar a comprender mejor una serie de eventos celulares complejos, como el desarrollo de los embriones o la actividad neuronal, explican los investigadores. Hasta ahora, se creía que el intercambio celular de señales eléctricas era un sistema de comunicación rápido pero limitado, que se daba sólo en células del corazón y del cerebro. Sin embargo, dado que se ha descubierto que muchos tipos de células forman estos nanotubos y uniones gap con ellos, parece que la comunicación celular eléctrica podría ser algo generalizado. Según Hans-Hermann Gerdes, biólogo de la Universidad noruega de Bergen y uno de los autores de la investigación, muchos tipos de células tendrían una especie de “cables telefónicos” que les permitirían “hablar” unas con otras a distancia. El presente estudio sugiere así que las células emplean la comunicación eléctrica a están más conectadas a través de largas distancias de lo que se creía. Nanotubos de membrana Hace seis años, Gerdes y sus colaboradores descubrieron, utilizando un microscopio óptico, la existencia de cables ultrafinos que se estiraban entre células renales. Entonces, los científicos bautizaron estos cables como “nanotubos de entrecruzamiento” (ahora también llamados nanotubos de membrana). Se descubrió, asimismo, que varios tipos de células podían transportar moléculas a través de estos nanotubos en un plato de Petri (plato utilizado para experimentos de laboratorio). Sin embargo, entonces no se pudo aclarar cómo las células moldeaban los nanotubos, abrían la membrana de otras células e insertaban en ellas su “cargamento”, a través de estos minúsculos cables. Los científicos tampoco obtuvieron en aquel momento evidencias irrefutables de la importancia fisiológica de dichos nanotubos. Ahora, Gerdes y sus colaboradores han conseguido demostrar que los nanotubos permiten crear uniones gap entre las células, algo que tiene sentido dentro de los conceptos biológicos ya conocidos. Propio de todas las células animales Esta demostración se llevó a cabo gracias al uso de técnicas electrofisiológicas, mediante mediciones ópticas del potencial de membrana que fueron combinadas con estimulación mecánica y registros de la actividad eléctrica de las células. De esta forma, se demostró que se daba un intercambio bidireccional de señales eléctricas entre células renales situadas a distancias de entre 10 y 70 micrómetros. Resultados similares fueron obtenidos con otros tipos de células, lo que sugiere que la comunicación eléctrica a través de los nanotubos sería una característica generalizada de las células animales, explican los científicos en un artículo aparecido en la revista PNAS. Los investigadores han demostrado así que los nanotubos creados por las células son atravesados por señales eléctricas que, a su vez, provocan que se abran canales iónicos en la membrana de otras células. Esta comunicación eléctrica a distancia podría explicar ciertos procesos celulares complejos, como la migración celular coordinada observada en los embriones en desarrollo, señalan los científicos. Es el caso, por ejemplo, de las células congregadas dentro de dos pliegues para formar el tubo neuronal, precursor del sistema nervioso central, en los embriones de los vertebrados. Hasta ahora, resultaba obvio que estas células se comunicaban entre sí para sincronizar su comportamiento, pero no estaba claro cómo se daba dicha comunicación. Otros niveles de comunicación celular La comunicación de señales eléctricas a través de nanotubos supone una alternativa a otros modos de comunicación intercelular, que sí requieren el contacto directo entre las células, explican los investigadores. Además, este hallazgo sugiere que habría estratos extra de comunicación celular que podrían estar presentes, por ejemplo, en el cerebro humano. Este hecho incrementaría drásticamente la complejidad del sistema neuronal. En definitiva, la comunicación intercelular no requeriría sólo del contacto directo entre células, sino que éstas podrían funcionar de manera coordinada gracias a una comunicación a distancia. Según los científicos, ahora queda por establecer qué tipo de información fisiológica intercambian las células por esta vía nanométrica. fuente: http://www.tendencias21.net