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21 de octubre de 2017
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Ráfagas

No. 227

Implante craneal de cerámica

La terapia de ultrasonido, que consiste en emitir ondas sonoras de una frecuencia de unos 20 000 Hz (el límite agudo de percepción del oído humano), puede usarse en varias patologías cerebrales como mal de Alzheimer, mal de Parkinson y enfermedad de Huntington. También puede usarse para eliminar células cancerosas, disolver coágulos debidos a accidentes cerebrovasculares y facilitar la administración de fármacos. Pero para hacerlo es necesario superar una barrera natural: el cráneo, que refleja o absorbe buena parte de la energía que llega a su superficie.

Hasta hace poco para aplicar esta terapia era necesario abrir el cráneo, lo que sólo se podía hacer una vez para evitar infecciones. Con el objetivo de resolver este reto, un equipo de científicos del Instituto Nacional de Rehabilitación y del CINVESTAV, México, y de la Universidad de California desarrollaron un implante de cerámica que permite el paso de las ondas de ultrasonido sin necesidad de abrir el cráneo. La cerámica tiene la ventaja de ser un material muy resistente y biocompatible que no es rechazado por el organismo. Hace unos años el mismo equipo de científicos había desarrollado un implante para el cráneo que permite el paso de rayos láser y que ya está en pruebas preclínicas. La porosidad de la cerámica tradicional reduce significativamente la transmisión de ondas de ultrasonido, por lo que el equipo se dedicó a desarrollar un método que la redujera.

Con el fin de evaluar la eficacia del implante para transmitir ondas de ultrasonido se probaron varias cerámicas con diferentes porosidades, se midieron sus propiedades acústicas y se utilizaron modelos que simulaban la propagación de las ondas en el tejido cerebral. Los investigadores lograron desarrollar un implante transparente de cerámica de zirconia que no es poroso y permite el paso de las ondas sonoras.

El resultado de esta investigación fue publicado en agosto pasado en la revista Advanced Healthcare Materials.

Descubren árbol escondido a plena luz del día

Un grupo de científicos de la Universidad de Wake Forest y del Museo Nacional Smithsoniano descubrió un árbol que crece hasta 30 metros y tiene más de dos de diámetro. La especie era desconocida para la ciencia a pesar de ser común en una zona tropical de los Andes, parte de la Ruta inca del Perú. El árbol fue nombrado Incadendron esseri por la región inca y en honor a Hans-Joachim Esser, botánico alemán que trabajó muchos años con las Euforbiáceas, familia a la que pertenece este árbol. Se trata de una familia compuesta por 330 géneros de 6 300 especies, muy común en diversas regiones del planeta. Son hierbas, arbustos y árboles; la mayoría posee látex, una sustancia blanca y pegajosa que es tóxica para algunos insectos y herbívoros. Algunas especies son parecidas a las cactáceas y frecuentemente se confunden con ellas.

La región de las cordilleras de Ecuador y Perú ha sido muy estudiada en los últimos 15 años por su riqueza en especies endémicas de plantas y animales, por lo que el descubrimiento de una especie nueva es asombroso. Aquí se localizan entre 40 y 45 géneros de euforbiáceas, 30 de ellos exclusivos del continente americano. El Incadendron se distribuye en tres localidades separadas: Cóndor, Manu y Oxapampa, que se encuentran en las laderas orientales de la principal cordillera andina de Perú y Ecuador, en bosques húmedos a entre 1 800 y 2 400 metros de altitud. Existen diferencias dentro de estas poblaciones pero los investigadores suponen que pertenecen a una sola especie. Ésta es muy susceptible a los efectos del cambio climático y la deforestación por habitar en zonas muy restringidas.

A medida que aumente la temperatura, las poblaciones de árboles tendrán que desplazarse a lugares más frescos. De acuerdo con Kenneth Wurdack, del Museo Nacional Smithsoniano, este descubrimiento publicado en la revista PhytoKeys en septiembre pasado es un ejemplo de lo que desconocemos aún de la biodiversidad del planeta. Wurdack dijo que aún nos falta por descubrir una enorme cantidad de especies tanto en sitios remotos e inaccesibles como en nuestros propios jardines.

Mujeres viajeras de la prehistoria

La movilidad de los seres humanos en la Edad de Piedra, que abarca de 2 500 000 a 3 000 años antes de nuestra era, es un tema muy estudiado ya que es un factor clave para entender cómo se difundieron la tecnología del bronce y los cambios en las prácticas funerarias de la época.

Un grupo de investigadores del Centro Engelhorn de Arqueometría, el Instituto Max Planck, las universidades alemanas de Múnich y Maguncia y la Academia de Ciencias de Heidelberg realizó diversos estudios con métodos físicos, químicos y genéticos en 84 esqueletos de siete sitios arqueológicos del valle del río Lech. Los sitios fueron habitados entre el Neolítico tardío y la Edad de Bronce temprana. El Neolítico es el último periodo de la Edad de Piedra. Va de unos 15 000 a. C. a entre 4 500 y 2 000 a. C. La Edad de Bronce sucedió entre 2 500 y 1 000 a. C.

Se sabe que a través de Europa migraron grupos de personas llevando sus conocimientos y cultura, lo que fue fundamental para la transición entre el Neolítico y la Edad de Bronce. Sin embargo aún no se conoce la importancia de los cambios de residencia de individuos entre distintos grupos de edad y sexo.

Los investigadores analizaron los restos óseos con diversas técnicas y descubrieron que la mayoría de las mujeres no eran nativas de la región. Probablemente venían de Bohemia o Alemania Central. Se desplazaron de sus aldeas cuando aún eran jóvenes al valle del Lech y ahí permanecieron hasta su muerte. La mayoría de los hombres, jóvenes y adultos, se quedaron en el mismo lugar en el que nacieron, fenómeno conocido como patriolocalidad, que se mantuvo por un lapso de 800 años.

Los hallazgos, publicados en la revista PNAS, sugieren que la movilidad femenina jugó un papel fundamental en el intercambio cultural en la Edad de Bronce. Las mujeres abandonaban su aldea, llevándose con ellas sus costumbres, ideas y objetos, dispersando de esta manera el conocimiento por toda Europa.

Historia de un diente

Adolfo Pacheco-Castro, estudiante de doctorado del Centro de Geociencias de la UNAM, trabajaba en un yacimiento paleontológico en la Cuenca de Juchipila, en el estado de Zacatecas, cuando desenterró la mandíbula de un mamífero de tamaño mediano. Se le ocurrió compartir el hallazgo con Jack Tseng, de la Universidad de Búfalo, que realizaba una investigación de las primeras migraciones de mamíferos en Norteamérica. Tseng pensó que el animal era un tejón, pero otro colega experto en nutrias le aseguró que se trataba de una especie extinta de nutria. Era extraño porque las nutrias viven cerca de la costa.

El primer molar es distintivo en estos animales. De ese diente los investigadores obtuvieron mucha información útil. Al estudiarlo descubrieron que era casi idéntico al diente fósil de una nutria antigua llamada Enhydritherium terraenovae, que vivió en Florida. Se han encontrado más fósiles de esta especie tanto en Florida como en California, pero no evidencia que ayudara a entender cómo se desplazaron estos animales de una costa a la otra. Una hipótesis es que primero se desplazaron al norte de Canadá y luego bajaron a California, un viaje de 8 000 kilómetros. La segunda es que se desplazaron a Panamá y por ahí cruzaron a la costa del Pacífico.

La mandíbula encontrada en la parte central de México es el primer fósil de esta especie que no aparece en California ni en Florida, y sugiere que la especie quizá migró a través del continente conforme se fueron abriendo nuevos corredores transitables, como puentes de tierra firme o ríos.

En un artículo publicado en la revista Biology Letters los investigadores proponen que hace unos seis millones de años la nutria y otros mamíferos pudieron haber sido parte de una migración de Florida a California a lo largo del borde norte del Cinturón Volcánico Trans Mexicano. Tseng y sus colegas planean estudiar la zona del centro de México para buscar más evidencias que apoyen esta hipótesis.

Sistema de enfriamiento eficiente

Los aires acondicionados consumen el 15 % de la energía que se produce en el planeta y producen el 10 % de las emisiones de gases de efecto invernadero (causantes del cambio climático). Se calcula, además, que la demanda de sistemas de enfriamiento crecerá más de 10 veces para el año 2050, lo que hace prioritario mejorar su eficiencia.

Desde 2013 Shanhui Fan y su equipo utilizaron la azotea de un edificio de la Universidad Stanford como laboratorio. Desarrollaron un sistema que puede enfriar el agua que fluye en su interior a una temperatura inferior a la del aire circundante. El enfriamiento se llevó a cabo sin consumir electricidad en un proceso conocido como enfriamiento radiativo, basado en el hecho de que el calor fluye naturalmente de un cuerpo caliente a otro más frío.

Los nuevos refrigeradores de agua son paneles hechos de tres componentes. El primero es una capa de plástico cubierta por una película desarrollada con nanotecnología parecida a un espejo, que refleja la radiación infrarroja, lo que evita que el panel se caliente. La capa está construida con láminas de dióxido de silicio y óxido de hafnio sobre una película de plata. Esta capa se coloca encima del segundo componente, un tubo serpenteante de cobre por donde circula agua, que al entrar en contacto con la fría capa de plástico le transmite su calor, el cual se disipa en la atmósfera. Por último, todo el panel está encerrado en una carcasa de plástico aislante del calor que asegura que prácticamente todo el calor irradiado se origine en el agua y no en el aire circundante.

Los investigadores diseñaron un panel de 37 cm2 que instalaron en el techo de la universidad, e hicieron circular agua por el serpentín a una velocidad de 0.2 litros por minuto. Así lograron enfriar el agua 5 ºC por debajo de la temperatura ambiente. Esta agua puede utilizarse en los sistemas de aire acondicionado para reducir la demanda de electricidad. Este sistema de enfriamiento podría usarse para reducir el gasto energético y la huella de carbono en zonas rurales de mucho calor y pocos recursos económicos y en zonas urbanas en las que haya mucha demanda de aires acondicionados. Los resultados de esta investigación se publicaron en la revista Nature Energy en septiembre.

 

Martha Duhne

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