IMÁGENES DE MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA DE CÉLULAS LÍQUIDAS EN 3D

La microscopía electrónica reveló un mundo que existe a escalas más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Los avances en este campo han permitido a los científicos visualizar cada vez más objetos y procesos, pero en realidad ver células vivas en 3D y dentro de un entorno líquido ha sido imposible.

Un equipo de investigadores de la Universidad Penn State, ubicada en Filadelfia, Pensilvania, EE.UU., Virginia Tech y una compañía llamada Protochips, han desarrollado un sistema que permite utilizar un microscopio electrónico para visualizar volumétricamente las células vivas y los sistemas biológicos que existen en un líquido.

"Con esta tecnología que desarrollamos en colaboración con Protochips, los científicos podrían analizar las interacciones huésped-patógeno, ver cómo se introduce un virus en una célula y observar cómo se producen los mecanismos moleculares en tiempo real", dijo Deborah Kelly, profesora de ingeniería biomédica en Penn State. y el investigador principal del estudio que aparece en Nano Letters. "El trabajo representa la primera tomografía computarizada a nanoescala del mundo en un entorno líquido".

Usando el nuevo sistema, el equipo pudo ver cómo interactúan un virus y las bacterias que infecta en su entorno típico. El estudio inicial ya ha proporcionado algunas nuevas ideas sobre el funcionamiento del virus bacteriófago, lo que podría conducir a nuevas técnicas para atacar las cepas bacterianas resistentes a los antibióticos.

Anteriormente, la microscopía electrónica de células líquidas solo permitía imágenes 2D, pero el nuevo enfoque crea cortes de imágenes que se juntan y se procesan usando una computadora. "Utilizamos una rejilla de cobre recubierta con una capa de carbono y la cubrimos con un chip de nitruro de silicio", agregó el autor principal William Dearnaley. "Hay una ventana en el chip y pipeteamos la muestra de líquido entre las dos capas".

Gracias a su diseño universal, el nuevo dispositivo funciona con casi cualquier microscopio electrónico y puede adaptarse para obtener imágenes de una variedad de objetivos. Los investigadores esperan que pronto puedan ver cómo las moléculas del fármaco ingresan y atacan las células cancerosas, potencialmente utilizando este conocimiento para diseñar rápidamente nuevos fármacos. MH

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TRANSPORTACIÓN DE MEDICAMENTOS A TRAVÉS DE BARRERA HEMATOENCEFÁLICA

La mayoría de las drogas, materiales genéticos y otros agentes terapéuticos son muy difíciles de usar dentro del cerebro debido a la barrera hematoencefálica. Ha habido intentos de usar ultrasonido y microburbujas para crear pasajes temporales a través de la barrera, incluso como una posible terapia para la enfermedad de Alzheimer, pero este enfoque no es fácil ni ideal.

Investigadores de la Universidad de Newcastle en el Reino Unido han usado un péptido (cadena de aminoácidos) para crear nanopartículas cargadas de drogas, aproximadamente del tamaño de virus, que pueden atravesar de manera autónoma la barrera hematoencefálica. Las nuevas partículas pueden cargarse con terapias basadas en ácidos nucleicos, del tipo que ya están en desarrollo, así como medicamentos, péptidos, agentes de imagen y otros compuestos. Las nuevas nanopartículas no sólo atraviesan la barrera hematoencefálica, sino que también pueden proteger su carga, que de otro modo no podría sobrevivir al viaje al tejido objetivo.

Para fabricar las nuevas nanopartículas, el equipo de Newcastle utilizó un componente peptídico de un virus que puede ingresar al cerebro, llamado bacteriófago filamentoso fd. Lo cambiaron ligeramente para satisfacer sus necesidades y, al agregarle agua, pudieron formar sus nanopartículas. Al probarlos en ratones, demostraron que las nanopartículas atravesaron con éxito la barrera hematoencefálica y pudieron acercarse a las células neuronales y de microglia en el cerebro. Las pruebas iniciales no mostraron toxicidad obvia, por lo que existe la esperanza de que las nuevas partículas pronto ayuden a administrar nuevas terapias para los trastornos cerebrales. MH

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FILTROS DE GRAFENO ELECTRIFICADOS MATAN A PATÓGENOS Y SUBPRODUCTOS

Las bacterias patógenas suelen ser los culpables de la propagación de las infecciones nosocomiales, pero existen otras fuentes de enfermedades en los hospitales, incluidos virus, hongos, sus esporas, priones y endotoxinas producidas por bacterias. Los métodos y estándares existentes generalmente involucran dos camas de filtro que se utilizan dentro de los sistemas de ventilación de los hospitales. Estos tienen que ser reemplazados regularmente, y aunque estos filtros atrapan a los patógenos y algunos de sus subproductos, no siempre los incapacitan.

Investigadores de la Universidad de Rice en Houston, Texas, EE. UU. han desarrollado un material a base de grafeno que captura una variedad de patógenos y aplica calor sustancial para desactivarlos, lo que significa que ya no pueden causar problemas de salud. Utilizaron el novedoso grafeno inducido por láser (LIG) que se desarrolló anteriormente en Rice. Es un material 3D poroso hecho por escritura láser directa sobre carbón. Es una espuma flexible y, como otros grafenos, puede conducir electricidad. Al pasar suficiente corriente a través de él, se puede hacer que el LIG se caliente al menos a 350 grados Celsius (662 grados Fahrenheit).

A estas temperaturas, no sólo se matan las bacterias, sino que también se desactivan las endotoxinas, las esporas, los priones y otros peligros para la salud en el aire. El calentamiento no tiene que ser continuo, y sólo se aplica de vez en cuando para matar lo que se haya acumulado sobre el nuevo filtro. Se calienta rápidamente y también se enfría rápidamente, requiere poca electricidad para funcionar y no tiene que cambiarse con tanta frecuencia como los filtros actuales.

Los nuevos filtros ya han sido probados utilizando un sistema de filtración de vacío comercial existente. Después de 90 horas de pasar patógenos y sus subproductos a través del filtro, los investigadores descubrieron que todos los componentes vivos habían sido eliminados y sus subproductos completamente inactivados. Incluso fueron tan lejos como para incubar los filtros para ver si algo restante crecería. No hubo crecimiento de bacterias en los filtros ni en ninguna otra cosa, en comparación con los filtros LIG que no se electrificaron durante las pruebas. MH

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ESTRUCTURAS DE HIDROGEL COMPLEJAS PARA ALBERGAR CÉLULAS VIVAS

Los hidrogeles son uno de los mejores materiales en investigación biomédica , son biocompatibles, tienen la consistencia blanda de los tejidos blandos y pueden ser manipulados para albergar células vivas, administrar medicamentos y, con suerte, algún día servir como sustitutos de tejidos y órganos enfermos. Sin embargo, la ligereza y suavidad únicas de los hidrogeles dificultan la impresión en 3D de estructuras y células vivas dentro de ellas. Tienden a ceder, y proporcionar soporte interno es muy difícil sin comprometer algunas de las propiedades inherentes del hidrogel.

Investigadores de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido han ideado una técnica de impresión 3D que se puede utilizar para imprimir estructuras dentro de hidrogeles que de otra manera se deformarían fácilmente. Esto podría permitir una forma más precisa y predecible de crear tejidos vivos que realmente puedan mantener su consistencia y estructura interna. Típicamente, cuando se imprime dentro de un hidrogel, el hidrogel se mezcla en una suspensión. El material impreso se inyecta en la suspensión, pero el proceso de inyección hace que las tintas se difundan fuera del gel y donde se colocan las tintas, no hay soporte real para que se queden.

El equipo de Birmingham ideó una formulación única para un hidrogel de polímero que puede curarse por sí mismo precisamente donde se realizan las inyecciones de un material impreso en 3D, creando una estructura sólida en el proceso. La magia se realiza gracias a una nueva aplicación de fuerzas de corte durante el proceso de gelificación.

Las partículas dentro del gel con el que está trabajando el equipo pueden desprenderse casi por completo del resto del gel, pero aún así mantienen una retención moderada y se vuelven más fuertes después de aliviar el estrés de la inyección. Otros geles son más frágiles y se sueltan o se rompen fácilmente, como la gelatina. El nuevo gel, que tiene una consistencia molecular única, proporciona una capacidad de autocuración. MH

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IMPRESIÓN DE ELECTRÓNICA FLEXIBLE PERSONALIZADA

La electrónica flexible tiene el potencial de ayudar a monitorear, e incluso modular, una serie de parámetros fisiológicos. Si bien los monitores cardíacos adhesivos se pueden fabricar como una talla única, en aplicaciones como vendajes electrónicos que pueden monitorear y tratar una herida, es mejor poder crear dispositivos personalizados que se adapten a las necesidades de cada paciente.

Actualmente, la fabricación de productos electrónicos flexibles requiere un procesamiento riguroso, que incluye baños químicos, procesos de endurecimiento y horneado a alta temperatura para purificar los materiales que se utilizan. Investigadores de la Universidad de Duke, Durham, Carolina del Norte, EE.UU. han ideado una forma de imprimir directamente dispositivos electrónicos flexibles funcionales directamente sobre la piel, el papel, las vendas y otros dispositivos flexibles y móviles. La capacidad puede permitir a los médicos imprimir dispositivos diagnósticos y terapéuticos directamente en los pacientes o en herramientas médicas a medida.

La capacidad es posible gracias a dos nuevos avances. Uno es una nueva tinta conductora de nanocables de plata. Se puede imprimir a bajas temperaturas y no necesita procesamiento adicional. Mantiene la conductividad incluso después de que se dobla de un lado a otro miles de veces. El otro avance es usar la misma tinta junto con nanotubos de carbono para crear transistores electrónicos directamente en una superficie, lo que tampoco implica ningún procesamiento duro. La tinta de nanocables de plata y los nuevos transistores proporcionan los componentes principales de un sistema electrónico.

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NANORODS DE ORO ACTIVADOS POR LÁSER PARA INCISIONES Y HERIDAS

Las grapas y suturas se usan actualmente para sellar los tejidos blandos en la práctica clínica, pero los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona han ideado una técnica alternativa que se asemeja a la soldadura. Puede terminar utilizándose para sellar tejidos durante cirugías y para tratar heridas, y en muchos casos simplemente para mejorar la efectividad de las grapas y suturas. Además, debido a que el sello puede ser más continuo, cubriendo la totalidad de una incisión, puede ayudar a prevenir infecciones.

El enfoque se basa en un láser para activar nanorods de oro para que se calienten y comiencen a derretir suavemente las fibras de seda cercanas. Las fibras de seda interactúan con colágeno en su vecindad y las dos se fusionan. Luego se retira la luz láser y los tejidos del cuerpo se entrelazan con las fibras de seda, creando una fuerte conexión.

Esto se ha intentado con pequeñas heridas en la piel, pero se está trabajando para que la tecnología sea aplicable para aplicaciones más graves, incluidos los procedimientos que involucran órganos internos. "Lo principal es que el sellado tiene suficiente resistencia mecánica para que no ocurran fugas, separaciones e infecciones y los procesos de curación natural del cuerpo tengan tiempo de hacerse cargo", dijo Kaushal Rege, investigador principal del estado de Arizona de la nueva tecnología." MH

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PIEL ARTIFICIAL PARA MEJORAR SENTIDO DEL TACTO

En la Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza, los investigadores han creado una interesante "piel" artificial que puede sentir el tacto mientras proporciona retroalimentación háptica en tiempo real en forma de vibraciones. Debido a que los sensores y actuadores están completamente integrados dentro de esta máscara, permite un control casi simultáneo del sistema de circuito cerrado y lo hace utilizable para una variedad de rehabilitación, investigación, así como aplicaciones de realidad virtual y juegos.

El e-skin utiliza silicona como material base, con electrodos flexibles, actuadores neumáticos y una membrana como componentes principales. El dispositivo utiliza sensores de tensión para medir cómo se deforma, que puede ser utilizado en tiempo real por el componente de retroalimentación háptica, brindando a los desarrolladores una forma de crear una sensación táctil muy natural que se puede combinar con otras tecnologías como la realidad virtual.

La membrana se usa para crear una cámara que se puede inflar y desinflar usando una pequeña bomba hasta 100 veces por segundo, generando vibraciones que se sentirán diferentes para el usuario. Todo el dispositivo puede estirarse hasta cuatro veces su longitud normal y resistirá al menos un millón de tales estiramientos mientras continúa trabajando.

"El siguiente paso será desarrollar un prototipo totalmente portátil para aplicaciones en rehabilitación y realidad virtual y aumentada", dijo Harshal Sonar, el científico principal del estudio. "El prototipo también se probará en estudios neurocientíficos, donde se puede usar para estimular el cuerpo humano mientras los investigadores estudian la actividad cerebral dinámica en experimentos de resonancia magnética". MH

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RASTREANDO LA CAUSA DEL ALZHEIMER

Las placas de proteína amiloide, particularmente las hechas de beta-amiloide 42, son un sospechoso principal en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer. Los oligómeros solubles, en este caso moléculas con algunas unidades peptídicas repetitivas, pueden llegar a ser el principal culpable. Se sabe que son tóxicos para las neuronas y algunos estudios recientes han llevado a los investigadores a centrar más su atención en ellas.

Para comprender mejor las causas de la enfermedad de Alzheimer, los investigadores necesitan una forma de rastrear los oligómeros en el laboratorio, pero los tintes de tioflavina T que usan los técnicos de laboratorio para marcar las fibrillas amiloides no funcionan bien con los oligómeros. Para superar esta grave limitación, los químicos de la Universidad de Rice, en Houston, Texas, EE.UU.  han sintetizado etiquetas fluorescentes a base de rutenio que se unen a los péptidos beta amiloides oligoméricos durante su formación. El marcado permite a los científicos seguir el crecimiento y el movimiento de los agregados, y con suerte conducirá a una mejor comprensión del desarrollo de la enfermedad de Alzheimer.

"Hay una opinión en el campo de que los oligómeros solubles son la causa principal de la degeneración neuronal, porque estos oligómeros son tóxicos para las neuronas", dijo Angel Martí, profesor de Rice y el investigador principal del estudio que aparece en el Journal of the American Chemical Society. . "Estos oligómeros están definitivamente asociados con la patología del Alzheimer, por lo que se han necesitado herramientas para ayudarnos a estudiarlos".

Las nuevas etiquetas moleculares dependen de la anisotropía de fluorescencia, un fenómeno que produce fluorescencia polarizada, lo que hace que las moléculas se vean más brillantes desde algunos ángulos que otros. En una solución, las moléculas se mueven libremente y giran. Cuanto más pequeña es la molécula, más rápido puede girar, pero cuando se une a una molécula más grande, la rotación observada se vuelve significativamente más lenta.

Cuando las etiquetas basadas en rutenio se unen a los oligómeros, el centelleo causado por su polarización se ralentiza, lo que apunta a la presencia de los oligómeros objetivo. Sin embargo, las nuevas etiquetas no responderán todas las preguntas, ya que no se pueden usar dentro del cerebro debido a la alta dispersión de luz causada por el tejido cerebral, especialmente la luz polarizada.

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NANOLASERS IMPLANTABLES PARA IMÁGENES DE TEJIDO

Una variedad de técnicas y tecnologías de imagen, como la optogenética, podría beneficiarse de los dispositivos que pueden emitir luz láser visible desde el interior de los tejidos. Los láseres convencionales son demasiado grandes, mientras que los nanolasers tienden a ser ineficientes, se calientan demasiado y, por lo general requieren luz ultravioleta dañina para alimentarlos.

Investigadores de las universidades de Northwestern en Illinois y Columbia en Nueva York, EE.UU. han desarrollado un nanolaser que puede ser alimentado por luz infrarroja segura y de penetración profunda mientras emite luz visible. El dispositivo, de menos de 150 nanómetros de ancho, utiliza la conversión ascendente para capturar múltiples fotones de baja energía (infrarrojos) y convertirlos en un solo fotón con una energía más alta (luz visible).

El láser es en realidad más pequeño que la longitud de onda de la luz que genera y, por lo tanto, es transparente. Solo la luz que produce es visible, algo que puede ser ventajoso para las imágenes biológicas. El dispositivo se compone principalmente de vidrio, un material biocompatible, y puede usarse no sólo para obtener imágenes del interior de los tejidos profundos, sino también para estimular las células genéticamente modificadas ópticamente sensibles como una opción terapéutica para los trastornos neurológicos.

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POLÍMERO AUTOESTERILIZANTE PARA REDUCIR INFECCIONES EN HOSPITALES

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, EE.UU. han desarrollado un nuevo polímero nanoestructurado que puede matar muchas cepas diferentes de bacterias y virus en cuestión de minutos. Su trabajo demuestra que las modificaciones químicas únicas en el polímero le permiten matar bacterias como E. coli, junto con el Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (superbacteria), y que el polímero puede exponerse a las bacterias varias veces y aún permanecer eficaz. Este desarrollo puede usarse como un método para desinfectar activamente las superficies para ayudar a reducir las infecciones adquiridas en hospitales.

Hay una variedad de métodos para reducir las infecciones adquiridas en hospitales (HAI), la luz ultravioleta, el blanqueador o el peróxido de hidrógeno se pueden usar para desinfectar una superficie, pero esto puede dañar la misma superficie o causar problemas de salud a quienes manipulan los materiales. Otros enfoques incluyen el uso de nanopartículas de cobre, plata, oro u óxido metálico incrustadas en las superficies de atención médica. Estos enfoques están limitados por las bacterias que se vuelven resistentes a estos metales, y pueden contaminar la cadena alimentaria al filtrarse al medio ambiente. Para abordar estas limitaciones, los investigadores del estado de Carolina del Norte desarrollaron una nueva superficie autodesinfectante mediante el uso de química de materiales.

La forma en que funciona la tecnología consiste en impartir modificaciones químicas en un polímero conocido como TESET, que actualmente se utiliza para la purificación del agua, entre otros usos. La modificación crea un grupo químico de ácido sulfónico unido a la superficie del polímero. Cuando los microbios interactúan con la superficie, una pequeña cantidad de agua hidrata el ácido sulfónico, lo que lleva a una caída muy repentina del pH, matando a las bacterias. Los investigadores optimizaron la química y pueden ajustar la potencia del material cambiando la cantidad de grupos de ácido sulfónico en la superficie.

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IMITADORES DE HIDROGEL DE TEJIDO CARDÍACO PARA ESTUDIAR REMODELACIÓN CARDÍACA

Los procedimientos de reemplazo de válvula aórtica transcatéter (TAVR) se han convertido en una forma popular de tratar la estenosis de la válvula aórtica, una condición en la cual la válvula se endurece y empeora la función cardíaca. Después de la implantación de una válvula protésica, los corazones de los pacientes tienden a sufrir una reconstrucción significativa alrededor del sitio de tratamiento, pero la mecánica de este proceso es poco conocida.

Es difícil estudiar los corazones de las personas vivas, por lo que fue necesaria una nueva solución de laboratorio. Investigadores de la Universidad de Colorado Boulder y la Universidad de Colorado Anschutz Medical Campus en los EE.UU. han ideado exactamente lo mismo. Han desarrollado imitadores de tejido cardíaco basados en biomateriales que reproducen fielmente el entorno del corazón. Estas imitaciones pueden someterse a una simulación de implantación y luego pueden estudiarse con gran detalle.

A medida que la estenosis de la válvula aórtica sigue su curso, las células de fibroblastos tienden a convertirse en miofibroblastos, células que conducen a la rigidez de los tejidos. Curiosamente, después de TAVR, los miofibroblastos vuelven a convertirse en fibroblastos. Determinar por qué sucede esto, por qué los corazones de algunas personas experimentan una cantidad diferente de este cambio y cómo promover este proceso era el objetivo del equipo de Colorado. Por ejemplo, los hombres parecen exhibir más remodelación de tejidos después de TAVR, por lo que ya hay algo diferente entre hombres y mujeres que puede señalar al menos un aspecto del proceso de reconstrucción.

"La fibrosis cardíaca debido al depósito excesivo de proteínas de la matriz extracelular es un problema enorme", dijo Timothy McKinsey, uno de los autores del estudio. “Entre otras cosas, la fibrosis hace que el corazón se ponga rígido, lo que afecta su capacidad para relajarse. Estamos entusiasmados con el potencial de traducir nuestros hallazgos actuales para desarrollar terapias innovadoras para las enfermedades fibróticas del corazón y la vasculatura ”.

El equipo obtuvo muestras de suero sanguíneo de pacientes con estenosis de la válvula aórtica antes y después de que les instalaran implantes de válvula. Utilizando biomateriales de hidrogel, imitaron algunas de las características importantes del tejido cardíaco, incluida su rigidez. Las células cardíacas se cultivaron dentro del hidrogel y luego se cuantificó la expresión de proteínas dentro del suero sanguíneo. Utilizando la técnica, los investigadores pudieron detectar qué proteínas estaban relacionadas con los miofibroblastos que se convertían en fibroblastos.

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EXITOSA REPARACIÓN DE TEJIDO CARDIACO

Ventrix, una empresa derivada de la Universidad de California en San Diego, EE.UU. ha desarrollado un hidrogel especial que puede inyectarse en el corazón para proporcionar una plataforma para la reparación cardíaca después de un ataque cardíaco. La tecnología se probó en humanos por primera vez como parte de un ensayo clínico de fase 1 aprobado por la FDA.

Aunque limitado en tamaño, el estudio apuntó a la seguridad del hidrogel y hay signos definitivos de que ayuda a mejorar la función cardíaca. El hidrogel se produce a partir de la matriz extracelular de corazones de cerdo en un procedimiento especial que descelulariza el tejido cardíaco mientras mantiene sus componentes estructurales.

VentriGel, el nombre comercial de este producto, se inyectó en las áreas enfermas del corazón en pacientes con insuficiencia cardíaca que previamente habían sufrido un infarto cardíaco. Alrededor de la mitad de los pacientes experimentaron un ataque al corazón dentro de un año antes de la inyección, mientras que la otra mitad los tuvo un año o tres años antes.

Curiosamente, si bien todos los pacientes mostraron una mejora en la prueba de caminata de 6 minutos y disminuyeron en la clase de insuficiencia cardíaca de la Asociación del Corazón de Nueva York, “las mejoras en la remodelación ventricular izquierda se observaron principalmente en pacientes que fueron tratados más de un año después del infarto de miocardio en lugar de aquellos quienes fueron tratados con en un período menor a un año ", según el resumen del estudio que aparece en la revista JACC: Basic to Translational Science.

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FABRICACIÓN DE MEDICAMENTOS A PARTIR DE BACTERIAS

Los productos biológicos, que son un grupo de medicamentos sintetizados a partir de fuentes biológicas, a menudo se producen utilizando bacterias. Los procesos de fabricación suelen ser lentos y laboriosos, aunque se benefician de las

economías de escala. La producción de pequeñas cantidades de estos productos generalmente se limita a los laboratorios de investigación, e incluso allí tiene un alcance limitado. Los investigadores de la Universidad de Duke, Durham, Carolina del Norte, EE.UU. han ideado una forma completamente nueva de fabricar medicamentos biológicos utilizando bacterias modificadas y pequeñas cápsulas.

Las bacterias, que los investigadores han denominado "swarmbots", están programadas para saber cuándo está aumentando su densidad dentro de la cápsula. Una vez que se alcanza un punto crítico, las bacterias se aniquilan a sí mismas y en el proceso liberan su contenido. Dado que las bacterias también están diseñadas para generar una proteína deseada, esa proteína es parte del contenido liberado de la cápsula.

La cápsula es porosa, lo que permite que el contenido de las células bacterianas en explosión pase a través de ella. También puede reducirse cuando las bacterias en su interior se rompen, empujando hacia afuera los subproductos, incluidas las proteínas deseadas. Luego se recogen las proteínas y se agrega un líquido con nutrientes a las cápsulas, lo que permite que las células restantes en el interior vuelvan a crecer. Este proceso puede repetirse varias veces, cada vez produciendo más proteína.

Para hacer que este proceso sea más fácil de controlar y efectivo para la producción a mayor escala, los investigadores utilizaron un chip microfluídico especial dentro del cual las cápsulas pueden residir y producir proteínas. Una cámara dentro del chip recoge y mide la cantidad de proteínas que se producen, y se puede hacer una cámara similar para purificar las proteínas deseadas. Al mostrar cuán efectiva es realmente la tecnología, los investigadores pudieron producir, medir y purificar más de cincuenta proteínas diferentes.

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ESTERILIZACIÓN CON PLASMA DE GAS FRÍO AL ALCANCE

Muchas de las clínicas quirúrgicas más pequeñas tienen que esterilizar el equipo internamente, y los instrumentos sensibles al autoclave se procesan con óxido de etileno, un gas cancerígeno, explosivo e irritante. El plasma de gas es otra opción de baja temperatura, pero requiere un equipo grande y costoso que no tiene sentido para pequeñas prácticas.

Una nueva compañía llamada Plasmapp ha desarrollado pequeños esterilizadores de plasma de gas que son rápidos, asequibles y pueden colocarse en clínicas de cualquier tamaño. Además, no requieren capacitación o certificaciones especiales para operar.

La esterilización con plasma de gas ha existido durante mucho tiempo y ayuda a extender la vida útil de los instrumentos sensibles, como piezas de mano, dispositivos mínimamente invasivos, baterías y casi cualquier cosa que no deba esterilizarse con vapor de alta presión.

Ya aprobados para la venta en varios países europeos y asiáticos, aunque todavía no en EE. UU., El Plasmapp STERLINK FPS y STERLINK Mini utilizan la tecnología Linear Jet Plasma Source (LJPS) de la compañía, un nuevo vaporizador y bolsas patentadas para producir tiempos de ciclo bajo demanda cuando sea requerido (tan rápido como 7 minutos). El modo de cámara completa de su dispositivo FPS es un ciclo de 36 minutos y muchos instrumentos pueden esterilizarse a la vez, ya que casi todo el espacio es utilizable.

Gente de Plasmapp cree que la aprobación de la FDA llegará antes de que finalice 2019. Actualmente, STERLINK está disponible para veterinarios en los Estados Unidos. La firma diseñó el equipo para prácticas dentales, oftalmológicas y veterinarias, mientras comparaba el historial de uso prolongado de la tecnología en grandes hospitales.

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ROBOT PARA OPERAR DENTRO DEL CUERPO

Los ingenieros de la Universidad de California, en Los Ángeles, EE.UU. han creado un pequeño robot que puede controlarse y alimentarse mediante un haz de luz. Llamado OsciBot, debido a su movimiento oscilante, el robot está hecho completamente de un hidrogel sensible a la luz y no lleva su propia fuente de energía, y depende de una fuente de luz externa constante para ayudarlo a avanzar. La tecnología tiene importantes implicaciones médicas, ya que permite que robots muy pequeños y blandos operen dentro del cuerpo como un vehículo de suministro de drogas o para reparar tejidos quirúrgicamente.

El primer prototipo de trabajo del equipo fue un cilindro de dos centímetros de largo, ubicado en el fondo de un recipiente de agua. Pudieron usar una fuente de luz constante para hacer que el cilindro se tambaleara aproximadamente una vez por segundo, y al mover la fuente de luz, el equipo pudo controlar la dirección del movimiento. Cambiar la longitud y el ancho del cilindro, así como otros parámetros, puede usarse para cambiar la forma en que se mueve el cilindro.

Luego, el equipo creó un robot real que se parece a una pequeña tabla de surf. La cola se utiliza para absorber la luz entrante y para calentar. Esto hace que el hidrogel se expanda y expulse parte de su contenido de agua, haciendo que el robot se mueva hacia la fuente de luz. La cola luego se enfría, ya que entra en la sombra del resto del hidrogel, y se relaja. A medida que se relaja, vuelve a exponerse a la luz, haciendo que se expanda y expulse agua nuevamente. Este proceso puede repetirse indefinidamente y no requiere que la fuente de luz externa realice ningún pulso complicado. Mover la luz puede usarse para cambiar la dirección en la que se mueve el robot.

"Esta es realmente una demostración fundamental de que la luz directa y constante puede impulsar y determinar el movimiento", dijo el autor principal del estudio, Yusen Zhao. "Podría ser un paso hacia una variedad de diseños robóticos que no están atados y alimentados únicamente por la luz disponible en su entorno, en lugar de depender de baterías pesadas o cables de alimentación".

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TINTES FLUORESCENTES ACTIVADOS MULTICOLORES

Los tintes fluorescentes han transformado la ciencia biomédica. El Premio Nobel de Química para 2008, por ejemplo, fue otorgado por el descubrimiento y desarrollo de la proteína verde fluorescente, GFP. Desde que GFP estuvo disponible, los científicos han estado trabajando en mejorar los tintes fluorescentes para estudiar mejor los procesos dinámicos dentro de los tejidos biológicos.

Típicamente, la luz ultravioleta se usa para activar tales tintes, pero esto puede ser dañino para las células e incluso provocar que se comporten de cierta manera, lo que podría afectar los datos experimentales. Además, muchos experimentos a largo plazo no son posibles ya que las células terminan muriendo antes de que lleguen los resultados.

Investigadores de la Universidad de Rice, en Houston, Texas, EE.UU. han encontrado una manera de hacer una variedad de tintes fluorescentes que se activan con luz visible que no tiene mucha influencia en la mayoría de las células vivas. Esto permitiría estudios de súper resolución a largo plazo de células y tejidos vivos, abriendo una puerta mucho más amplia para todo el campo de la biomedicina.

La tecnología se basa en reemplazar un átomo de azufre con un átomo de oxígeno dentro de los fluoróforos de uso común. Esto le da a esos fluoróforos la capacidad de encenderse y apagarse en respuesta a la luz de baja energía. Esto se puede realizar con una amplia gama de fluoróforos, cada uno de los cuales reacciona a una longitud de onda de luz diferente, lo que podría ampliar el alcance de los estudios individuales.

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MEJORAMIENTO DE MICROCANALES SUPERHIDROFÓBICOS PARA DISPOSITIVOS MÉDICOS

En la Universidad de Purdue, los ingenieros han creado una forma práctica de dar a los tubos, microcanales y otros componentes huecos propiedades superhidrofóbicas. La técnica mejorará los dispositivos médicos existentes y hará posibles otros nuevos, particularmente los que se originan en el campo de la microfluídica.

Actualmente, hay una serie de técnicas para hacer que una superficie repela el agua tanto, que una gota colocada sobre ella conserve su forma esférica. Estos no son prácticos cuando se intenta hacer superficies superhidrofóbicas no planas. "Nuestra tecnología proporciona una forma innovadora de crear superficies superhidrofóbicas o no resistentes al agua y no planas en materiales metálicos y polímeros", dijo Yung Shin, profesor de la Facultad de Ingeniería de Purdue. "No hay otra tecnología actual disponible para crear superficies hidrofóbicas internas para microcanales de manera rentable".

La tecnología implica el uso de un láser muy rápido para hacer grabados en una superficie de metal y luego el moldeo por transferencia para mover esos grabados en un polímero. Las características dentro del polímero son tan finas y de ingeniería precisa que permiten que los fluidos a base de agua fluyan rápidamente a través de los canales creados mediante la técnica. Los sistemas de microfluidos ahora pueden ser más eficientes y el enfriamiento de dispositivos médicos altamente compactos e intensivos en energía ahora será más fácil gracias a esta tecnología.

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IMPRESIÓN EN 3D DE CANALES VASCULARES

Los investigadores de Harvard han desarrollado una forma de imprimir en 3D canales vasculares en grandes matrices compuestas de bloques de construcción de órganos derivados de células madre. La técnica podría allanar el camino para órganos impresos en 3D.

                              

La creación de órganos humanos mediante la impresión 3D ayudaría a abordar el déficit actual en los trasplantes disponibles. Sin embargo, hasta la fecha, esto ha resultado ser bastante complicado. Uno de los principales obstáculos es la falta de vasculatura funcional en las construcciones biológicas impresas en 3D.

Para abordar esto, estos investigadores desarrollaron una nueva técnica llamada escritura de sacrificio en tejido funcional (SWIFT), en la que se centran en imprimir vasos dentro de una matriz de células vivas preexistentes. Esta matriz consiste en grupos cultivados de células madre, llamados bloques de construcción de órganos derivados de células madre, que se han empaquetado.

"Este es un paradigma completamente nuevo para la fabricación de tejidos", explicó Mark Skylar-Scott, un investigador involucrado en el estudio. "En lugar de tratar de imprimir en 3D el valor completo de las células de un órgano, SWIFT se enfoca en imprimir sólo los vasos necesarios para soportar una construcción de tejido vivo que contiene grandes cantidades de bloques de construcción de órganos, que en última instancia pueden usarse terapéuticamente para reparar y reemplazar órganos humanos con versiones cultivadas en laboratorio que contienen las propias células de los pacientes ".

La técnica comienza cuando los investigadores crean miles de agregados de células madre pluripotentes inducidas por adultos, y los empaquetan muy juntos. A bajas temperaturas, esta matriz de grupos de células tiene una consistencia espesa, lo que permite que una boquilla delgada viaje a través de la matriz y deposite una "tinta" de gelatina. Esta gelatina depositada es sacrificial, y cuando los investigadores la calientan nuevamente a la temperatura corporal, la gelatina se derrite y se puede lavar, dejando una red de túneles ramificados a través de la matriz celular.

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MANIPULACIÓN DE LUZ A NANOESCALA PARA DETECTAR PATÓGENOS

Los virus son tan pequeños que para poder detectarlos con luz se necesitan instrumentos que funcionen a nanoescala. Sensores tan perfectos son muy difíciles de fabricar, ya que la mayoría de los procesos de fabricación interrumpen las estructuras a nanoescala.

Un equipo de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, EE.UU. ha desarrollado una forma de combinar nanoarrays plasmónicos en 3D, dispositivos especiales de manipulación de luz, con películas pelables que se pueden aplicar a casi cualquier cosa. Luego pudieron combinar con éxito las nuevas pegatinas con los sistemas de imágenes convencionales para detectar señales ópticas extremadamente pequeñas.

Dado que el proceso de fabricación se realiza en agua destilada, a temperatura ambiente y sin productos químicos agresivos o métodos físicos, es muy suave y permite a los investigadores mantener una precisión perfecta a nanoescala. Los nanoarrays están integrados en una película en una oblea de silicio. Cuando se coloca en agua, la película se despega y la oblea se puede volver a usar, lo que hace que sea económico y rápido fabricar estos dispositivos.

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NANODIAMANTES CRUZAN BARRERA HEMATOENCEFÁLICA

La barrera hematoencefálica es casi impenetrable para la mayoría de los medicamentos y los medios de contraste, lo que dificulta el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades que afectan al cerebro. Investigadores del Instituto Max Planck para la Investigación de Polímeros ubicado en Alemania, han desarrollado una forma de usar nanodiamantes recubiertos con un biopolímero para penetrar a través de la barrera hematoencefálica y administrar terapias, así como crear la posibilidad de una nueva forma de imágenes cerebrales.

Los nanodiamantes, que no son más que carbono, son bastante biocompatibles, pero son difíciles de trabajar ya que no son reactivos y no se unen a la mayoría de las cosas. Al recubrir los nanodiamantes con un polímero basado en la proteína de albúmina sérica, se puede hacer que el compuesto se una a los medicamentos y se absorbe fácilmente a través de la barrera hematoencefálica.

Para hacer que los nanodiamantes sean útiles para obtener imágenes cerebrales, el equipo creó defectos de un solo átomo al reemplazar un átomo de carbono con uno de nitrógeno. Esto hizo que los pequeños diamantes parpadearan radicalmente cuando se los expuso a la luz láser, pero también hizo que los nanodiamantes fueran visibles en las imágenes de resonancia magnética.

La técnica ya ha sido probada en ratones de laboratorio, sin ningún daño notable en la barrera hematoencefálica, pero la tecnología aún se encuentra en las primeras etapas y queda mucho trabajo antes de utilizar nanodiamantes para aplicaciones neurológicas en el espacio clínico.

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