¡Bienvenidos al nanomundo! (Charla)

Tuve la inmensa suerte de que me invitaran a dar la ponencia científica de las IV Jornades Científiques (virtuals) del Cicle de Laboratori Clínic i Biomèdic de Jesuïtes - el Clot. Fue una experiencia chulísima el profundizar en la temática escogida por mí (la nanomedicina), aprender a grabarme con el programa OBS Studio (¡gracias Saül Pascual!) y responder las inteligentes preguntas de los asistentes. Desde aquí me gustaría dar las gracias a los organizadores, especialmente a Tresa :)

Aunque en prácticamente todas las diapositivas he incluido las referencias, hay un par que se me han escapado o que merecen dedicarles un poco de espacio. Mi libro de cabecera para preparar esta charla ha sido El nanomundo en tus manos de José Ángel Martín-Gago, Carlos Briones, Elena Casero y Pedro A. Serena (¡muy recomendable!).

´Vía

También me gustaría confesar que "he robado" sin dar crédito una imagen de la genial charla de Carlos Briones en Naukas Bilbao 2014, El tamaño sí que importa... sobre todo en el nanomundo. Hela aquí:

Es necesario mencionar que mucho del contenido de la charla se debe a mi estancia en el grupo Nanomol del ICMAB-CSIC donde durante muchos años he hecho mi tesis doctoral. Vayan por delante mis agradecimientos.

A continuación incluyo todas las referencias que aparecen en la charla, para facilitar su búsqueda y lectura. Y antes de incluir el enlace del vídeo, me gustaría decir que hay muchos errores, incorrecciones y seguramente herejías que se deben a mí únicamente. Pido disculpas por adelantado.

Y ahora sí, creo que no me dejo nada... Espero vuestras críticas y que lo disfrutéis tanto como yo haciéndolo :D

Referencias

Bueno, D. (2020). Peptide functionalized nanoliposomes for biomolecule intracellular delivery , prepared using compressed CO2. (Mola autocitarse, ¿a qué sí xD)

Campaña, A. L., Florez, S. L., Noguera, M. J., Fuentes, O. P., Puentes, P. R., Cruz, J. C., & Osma, J. F. (2019). Enzyme-Based Electrochemical Biosensors for Microfluidic Platforms to Detect Pharmaceutical Residues in Wastewater. https://doi.org/10.3390/bios9010041

Ferrer Tasies, L. P. (2016). Cholesterol and compressed CO2: a smart molecular building block and advantageous solvent to prepare stable self-assembled colloidal nanostructures. TDX (Tesis Doctorals en Xarxa). Retrieved from http://www.tdx.cat/handle/10803/384637%0Ahttp://www.tesisenred.net/handle/10803/384637?locale-attribute=es

Kreuter, J. (2007, February 22). Nanoparticles-a historical perspective. International Journal of Pharmaceutics. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2006.10.021

Krukemeyer, M., Krenn, V., Huebner, F., Wagner W, & R, R. (2015). History and Possible Uses of Nanomedicine Based on Nanoparticles and Nanotechnological Progress. J Nanomed Nanotechnol, 6(6), 336. https://doi.org/10.4172/2157-7439.1000336

Lacroix, L., & Carrey, J. (2008). A frequency-adjustable electromagnet for hyperthermia measurements on magnetic nanoparticles. The Review of Scientific Instruments, (October). https://doi.org/10.1063/1.2972172

Martín-Gago JA, Briones C, Casero E. y Serena P.A., El nanomundo en tus manos, Editorial Crítica 2014.

Molina, A. A., Angel Méndez-Rojas, M., Angulo-Molina, A., & Aguilera-Portillo, G. (2016). Nanomedicine: Small Steps, Big Effects. In B. I. Khariso, O. V. Kharissova, & U. Ortiz-Mendez (Eds.), CRC Concise Encyclopedia of Nanotechnology (1st ed.). CRC press. Retrieved from https://www.researchgate.net/publication/287998133

Neuwelt, E. A., Várallyay, P., Bagó, A. G., Muldoon, L. L., Nesbit, G., Nixon, R., Neuropathology, R. N. (2004). Imaging of iron oxide nanoparticles by MR and light microscopy in patients with malignant brain tumours, 456–471. https://doi.org/10.1111/j.1365-2990.2004.00557.x

Pérez, E., Martinez, M., Veciana, J., Ratera, I., & Guasch, J. (2018). Artificial 3D Culture Systems for T Cell Expansion. Nano Today. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b00521

Soares, S., Sousa, J., Pais, A., & Vitorino, C. (2018). Nanomedicine: Principles, properties, and regulatory issues. Frontiers in Chemistry, 6(AUG), 1–15. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00360

Zhang, L., & Webster, T. J. (2009). Nanotechnology and nanomaterials : Promises for improved tissue regeneration, 66–80. https://doi.org/10.1016/j.nantod.2008.10.014

#WomeninStem: Maria Goeppert-Mayer

Para Desgranando Ciencia 2014, se decidió que las camisetas estuvieran dedicadas a mujeres científicas y se hizo una encuesta para votar cuáles en la que podías proponer nuevas candidatas. Al final, "ganaron" Marie Slodowska Curie, Rosalind Franklin y Margarita Salas (párrafo e imagen final), y las camisetas quedaron genial :)

Pero, creo que era Óscar el que comentaba por Facebook que era una pena que el resto de candidatas fueran tan poco votadas, probablemente por ser poco conocidas. Aprovechando que el 11 de febrero es el Día de la Mujer en la Ciencia, bajo el hastag de WomeninStem (que significa WomenInScienceTechEngMath), vamos a aprovechar para compartir mujeres en ciencia actuales, famosas, desconocidas, olvidadas, etc.

Yo he elegido a Maria Goeppert-Mayer por su teoría de los núcleos mágicos que podría explicar la "estabilidad" del elemento 114 de la tabla periódica... ¿Cuáles habrían sido sus declaraciones al conocer que se ha completado el séptimo período de la tabla periódica? ¿Y, sobre todo, qué nueva ciencia le habría inspirado esta noticia?

Me hubiera molado tener una camiseta de Desgranando con su cara :) Y para conocer mejor a esta gran científica, qué mejor que leer la estupenda biografía que escribió Laura Morrón en 2014.

¿Para qué podemos usar el CO2?- Todo lo que quise contar

Antes de subir a escena, quería decirle a @puratura: ¡Tú eres la culpable de que esté hoy aquí pasándolo mal desde hace unas semanas!, pero al poco de bajarme del escenario había cambiado mi discurso mental a: ¡gracias por presionarme a vivir una de las mejores experiencias de mi (aún corta) vida! Como no le dije ni lo uno ni lo otro, aprovecho la palestra de mi blog para dejarlo claro.

Desde que empecé a prepararme la charla me corroían las dudas de si me haría entender, de si a la gente le harían gracia las mismas cosas que a mí, cómo podía explicarlo, cómo podía hablar durante 10 minutos, cómo podía no quedarme en blanco,… La mayoría de asuntos se resolvieron sobre la marcha. Pero voy a aprovechar que el audio del vídeo de eitb  no funciona al principio, y algún comentario que he recibido para poner aquí lo que dije o lo que quería decir:

Hace una semana hice una búsqueda en Google de noticias relacionadas con CO2 y estos son los resultados principales: malas noticias acerca del aumento de la concentración en la atmósfera, etc. La más pintoresca es la de la falla valenciana, que parecen muy  concienciados con el problema del CO2.

Digamos que el CO2 tiene una mala fama merecida porque es un gas de efecto invernadero, y produce el calentamiento global. Pero me hubiera gustado dejar más claro que el CO2 como molécula tiene connotaciones “neutras”, no es ni “bueno” ni “malo”. Más o menos lo que viene a explicar Bernardo Herradón. Por ejemplo, la presencia de CO2 de forma natural en la atmósfera y el propio efecto invernadero permiten la vida en la Tierra, que hasta ahora es la única vida conocida. Y también que hay otros gases de efecto invernadero: el metano (del que nos habló @microbioblog) y el vapor de agua, y también influyen en el clima las erupciones volcánicas. Lo que sí está clarísimo es que el aumento de emisiones antropogénicas (derivadas del uso de combustibles fósiles) está relacionado con el calentamiento global. Este aumento es un problema y urge buscarle solución.

Según la pirámide de gestión de residuos, lo que deberíamos hacer sería prevenir, es decir, evitar las emisiones de CO2 (al respecto os recomiendo un artículo de @tvaldessolis), y si no somos capaces de evitar, al menos reducir dichas emisiones: hay investigación en energías renovables y está el protocolo de Kyoto que no sé si algún país cumple... Esta charla, esta un escalón por debajo: reutilizar el CO2, teniendo claro que esto no resuelve el problema, solo lo retrasa. El balance de CO2 no es negativo, pero al menos es cero. Yo cojo el CO2 de la atmósfera, lo uso, y lo devuelvo.

@Naukas_com @Ununcuadio el problema del CO2 no es solo que hacer con el. Es un problema de cantidades!

— Teresa Valdes-Solis (@tvaldessolis) septiembre 27, 2014

Os presento a la molécula de CO2: dos átomos de oxígeno y uno de carbono unidos por dobles enlaces; y tiene propiedades muy interesantes que explicaremos con su diagrama de fases. Antes de que os asustéis si nunca habíais visto un diagrama de fases, quiero que os fijéis en palabras que nos suenan a todos: gas, líquido, sólido,… Nos sonará al menos de las clases de ciencia del instituto porque son los estados de agregación de la materia. Además, en el eje de ordenadas tenemos la presión y en el de abscisas la temperatura; las líneas marcan la transición de fase. De manera que a una presión y temperatura determinadas, si estoy por encima de la línea sólido-líquido, estaré en el estado sólido. ¿Qué ocurre cuando llego al punto crítico, con la temperatura y la presión críticas? Paso a estar en la región supercrítica. . Y lo bueno del CO2 es que su presión crítica está en torno a 7 MPa y su temperatura crítica en torno a los 30ºC, mientras que la del agua por ejemplo está en 22 MPa y a 375ºC.

Mi forma de explicar el estado supercrítico es con Superman. Algo que se me ocurrió un día yendo al trabajo. Porque, Superman, ¿es un pájaro?, ¿es un avión? No, pero vuela. Pues el estado supercrítico, ¿es un gas?, ¿es un líquido? No, ¡es supercrítico!

A nivel molecular, en un sólido las moléculas están ordenadas en el espacio y tienen poca libertad de movimiento, solo vibración. Al fundirse, las moléculas se mueven más y se produce un fenómeno que se conoce como solvatación: las moléculas de disolvente rodean a las moléculas de soluto facilitando su disolución en el medio líquido. En un gas, las moléculas tienden a separarse ocupando el máximo volumen e interaccionan débilmente entre ellas. El estado supercrítico sería un estado intermedio entre líquido y gas en el que seguiríamos teniendo una difusión similar a la de los gases, pero un poder disolvente similar al de los líquidos, quitando la viscosidad y la tensión superficial propia de los líquidos.

Diapositiva de la asignatura Disolventes Benignos, Máster interuniversitario Química Sostenible 2011-2012, Eduardo García-Verdugo, UJI

Volviendo al diagrama de fases “tuneado”: si el señor Pepe Crítico está por debajo del punto crítico es una persona normal que va al trabajo, pero una vez alcanza la temperatura y presión críticas se transforma en Supercrítico.

Veamos lo que ocurre dentro de un reactor supercrítico: tenemos una cierta cantidad de CO2 líquido y gas dentro del reactor, y empezamos a calentar y aplicar presión, de manera que el líquido ebulle y pasa a estado gas, pero en el momento que alcanza la presión y temperatura críticas: paso a tener una única fase, ya no hay líquido ni gas, sino que todo está en estado supercrítico. Es un proceso reversible: puedo enfriar y empezará a condensar hasta que vuelva a tener dos fases: líquido y gas.

Y aunque esto pueda sonar demasiado a ciencia-ficción, tiene aplicación en procesos industriales como la extracción de cafeína para el café descafeinado. Una extracción convencional de cafeína implicaría poner el café en contacto con un disolvente orgánico que se llevara la cafeína, pero luego debo ser muy cuidadoso en que no quede nada de ese disolvente en el café. Si uso el CO2, solo con disminuir la presión, el CO2 pasa a estar en estado gaseoso y se recoge la cafeína en estado sólido, es decir, es una manera “más fácil” de separar. Otro ejemplo más reciente es usar el CO2 supercrítico para extraer compuestos indeseados de los corchos de las botellas del vino, que no le den olor ni sabor.

Además de la extracción, el CO2 supercrítico se puede usar para hacer materiales porosos: el CO2 se disuelve dentro del polímero, y genera los poros en el material, que se puede usar por ejemplo para hacer crecer cultivos celulares. Otra aplicación sería la cromatografía supercrítica. Quizá otro día hablemos más en detalle de ella, de momento te dejo con lo que escribí hace tiempo sobre la cromatografía en general, y añado que la supercrítica vendría a ser un híbrido entre la de líquidos y la de gases (NO la de sólidos, como dije equivocadamente…).

El CO2 supercrítico se puede usar para el diseño de partículas, como en el grupo Nanomol en el que estoy haciendo la tesis. Esto es un proceso GAS o PCA, en el que se spraya (sería más correcto en castellano: pulveriza), nuestros compuestos de interés en una cámara en la que hay CO2 supercrítico que actúa como anti-solvente y hace que precipite en forma de polvo nanoestructurado. También usamos CO2 supercrítico para hacer vesículas y liposomas (Carlos Briones habló un poco al final de su charla sobre esto).

Para terminar, espero que si tomas café descafeinado, te acuerdes de los fluidos supercríticos ;)

Pero si lo que quieres es verme, gracias a eitb.com lo puedes hacer: acordaros que me llamo Almudena y que el volumen no va bien hasta el minuto 2

Esta entrada participa en el XXXIX Carnaval de Química alojado en el blog gominolasdepetróleo

P.D.: gracias a @emulenews por su crítica siempre constructiva. ¡Espero seguir sus consejos en la siguiente!

Átomo radiactivo

Gracias a José Antonio Bustelo, descubrí los sciku. Aquí se explica en qué consiste, pero básicamente es un haiku de temática científica. Hasta hoy no se me había ocurrido ninguno, pero se me ha encendido la bombilla pensando en la radiatividad (en todas las vertientes que tratamos en este blog):

Átomo radiactivo

No pudo olvidar
que al principio del todo
fue pura energía.


Esta entrada participa en el I Certamen de cuentos de ciencia organizado por el blog Cuantos y Cuerdas

Basura bella

Es el título de un poema de Casi de Rodrigo Manzuco. Sin que se nos olvide que la basura espacial es un gran problema, mirad esta imagen y leed a continuación el poema ;)

La chatarra espacial...
                                  Me fascina la mezcla,
con su fusión quimérica
de basura y estrellas,
                                de estiércol y aluminio
reluciente de dólares,
de piñata que explota, de moscas que rodean
un tesoro, de lata
de refresco tirada en una playa
desierta:
             un sacrilegio
sin importancia
                       y a la vez
terrible. 300 toneladas
de pequeños fragmentos
errantes y asesinos como balas perdidas
bailando alrededor de nuestra órbita.
Dentro de poco
ocurrirá un desastre, y podrán estos versos
-"Ya lo dijo un poeta!..."-
en una esquina triste del periódico
-"Lo publicó en un libro que se llamaba Casi".
                                      Sin embargo,
me encanta esta basura
que aparece en las fotos de la Tierra
vista desde el espacio,
temblor de átomos locos,
santo nimbo de mierda que circunda este mundo
con sus cometas mágicos,
                                        rojos, sucios, alegres,
fugaces, clandestinos, luminosos y oscuros
                                       como sueños,
como tórridos sueños
de una increíble noche de verano.

Esta entrada participa en la XLIX Edición del Carnaval de la Física, cuyo blog anfitrión es El zombi de Schrödinger 

y también en la IX Edición del Carnaval de Humanidades acogido en Ciencia y alguna otra cosa

Fin del Carnaval de Física

Me siento la anfitriona más descuidada de toda la blogosfera con respecto al Carnaval de Física que he acogido, pero la vida es la vida, y he estado bastante superada: ¡incluso en vacaciones y en Navidad! De hecho, dejo programada esta entrada para el 30 de diciembre porque no sé si tendré Internet para entonces. Sí que doy las gracias a todos los que habéis participado, y a todos los que no os ha dado la vida pues también. Al menos podéis disfrutar como yo de lo que han escrito otros:

1. Regnier Gemma Frisius, el triangulador por Marta Macho en ::ZTFNews.org

2. Deducindo do mundo físico/ deducindo da física do mundo por Antonio Gregorio en Física e Química en Ribadeo

3. ¿Qué es un planeta? por Fran Sevilla en Vega 0.0

4. Annie Jump Cannon y las estrellas variables por Marta Macho en ::ZTFNews.org

5. El Darwin de la Física por José Antonio Bustelo en El Pintor de las Sombras

6. Un curry matemáticamente perfecto por Marta Macho en ::ZTFNews.org

7. ¡Felices 90, profesor Dyson! por Marta Macho en ::ZTFNews.org

8. Postal de Nadal/ Postal de Navidad por Araceli Giménez en su blog

9. El inicio de la investigación en rayos cósmicos por Jorge Bueno en Acelerando la Ciencia

10. Josep Comas i Solà, pionero de la astrofotografía por Laura Morrón en Los Mundos de Brana

11. Científicos de relumbrón. "Isaac Newton" por Javi Guardiola en Meditaciones dactilares

12. El "cubli", un cubo que sabe 'caminar' por Marta Macho en ::ZTFNews.org

13. 115 años de radio por Marta Macho en ::ZTFNews.org

14. Catherina Elisabetha Koopman Hevelius, la madre de los mapas lunares por Marta Macho en ::ZTFNews.org
15. Tributo a Carl Sagan (vídeo) por Laura Morrón en Los Mundos de Brana
16. Lo que es en principio por Kurt Gödel en Literatura es aprehender la realidad
17. James Prescott Joule... el que dio nombre al julio por Marta Macho en ::ZTFNews.org
18. Materia oscura en Naukas Bilbao 2013 por DarkSapiens en Critical Thinking
19. El telégrafo óptico de Claude Chappe por Marta Macho en ::ZTFNews.org
20. Sobre los cristales de hielo por Araceli Giménez en High Ability Dimension
21. Las leyes de la termodinámica por Araceli Giménez en El mundo de las Ideas

Sé que la tradición es hacer un mini-resumen de cada entrada participante, pero en serio, pienso que os destriparía parte de la emoción y os animo a leerlas solo con el título ;) Tampoco os oculto que no he terminado de leeros a todos aún, pero sí puedo decir que merece mucho la pena. ¡Gracias por hacer posible que este Carnaval siga en pie! Os esperamos a todos en La Aventura de la Ciencia

Participaciones en el XVLII Carnaval de Física

1. Regnier Gemma Frisius, el triangulador por Marta Macho en ::ZTFNews.org

2. Deducindo do mundo físico/ deducindo da física do mundo por Antonio Gregorio en Física e Química en Ribadeo

3. ¿Qué es un planeta? por Fran Sevilla en Vega 0.0

4. Annie Jump Cannon y las estrellas variables por Marta Macho en ::ZTFNews.org

5. El Darwin de la Física por José Antonio Bustelo en El Pintor de las Sombras

6. Un curry matemáticamente perfecto por Marta Macho en ::ZTFNews.org

7. ¡Felices 90, profesor Dyson! por Marta Macho en ::ZTFNews.org

8. Postal de Nadal/ Postal de Navidad por Araceli Giménez en su blog

9. El inicio de la investigación en rayos cósmicos por Jorge Bueno en Acelerando la Ciencia

10. Josep Comas i Solà, pionero de la astrofotografía por Laura Morrón en Los Mundos de Brana

11. Científicos de relumbrón. "Isaac Newton" por Javi Guardiola en Meditaciones dactilares

12. El "cubli", un cubo que sabe 'caminar' por Marta Macho en ::ZTFNews.org

13. 115 años de radio por Marta Macho en ::ZTFNews.org

14. Catherina Elisabetha Koopman Hevelius, la madre de los mapas lunares por Marta Macho en ::ZTFNews.org
15. Tributo a Carl Sagan (vídeo) por Laura Morrón en Los Mundos de Brana
16. Lo que es en principio por Kurt Gödel en Literatura es aprehender la realidad
17. James Prescott Joule... el que dio nombre al julio por Marta Macho en ::ZTFNews.org
18. Materia oscura en Naukas Bilbao 2013 por DarkSapiens en Critical Thinking
19. El telégrafo óptico de Claude Chappe por Marta Macho en ::ZTFNews.org
20. Sobre los cristales de hielo por Araceli Giménez en High Ability Dimension
21. Las leyes de la termodinámica por Araceli Giménez en El mundo de las Ideas

En diciembre, Carnaval de Física

Los lectores de este blog, saben que soy fan(ática) número 1 de los Carnavales de la blogosfera, desde que a través de Eureka llegué al de Química en el blog de Luis Moreno, he participado en todos los que he podido, he acogido todos los que he podido, y ¡hasta me he atrevido a crear un nuevo Carnaval! Así que he decidido asumir el reto de saldar la deuda que tiene todo químico con la física que nos permite comprender mejor la materia con la que trabajamos en el laboratorio: desde el bosón de Higgs, hasta las estrellas más viejas de este Universo, pasando por un montón de temas que están presentes no solo en la vida de un científico investigador, sino que son leyes que permiten que los coches y la tecnología en general funcionen de la manera deseada, que hacen tan difícil planear poner a Curiosity en Marte y hacerlo bien, ay, perdón, me he vuelto a ir de la vida cotidiana al espacio... pensando en la gravedad.

Pero este reto ha comenzado un poco mal, porque en mi despiste vital, se me olvidó que diciembre era mi mes del Carnaval, y este post sale el 8 de diciembre en lugar del 1... Mis disculpas a todos los afectados, y procuraremos llevar mejor la gestión en estas fechas pre-navideñas. Es la primera vez que acojo este Carnaval, y lo hago con la ilusión de aprender, porque reconozco que en la carrera llevé atragantada la Física..., así que espero que entre todos me hagáis replantearme mi futuro profesional. Bueno, vale, eso ha sido exagerado, pero mis ganas de aprender no lo son. ¡Os espero!

Un poco de historia: esta es la edición XLVII del Carnaval de divulgación científica más antiguo de España, desde el 2009, y que ha cumplido la friolera de cuatro años y todo blogger que se precie sabe que esa cifra empieza a ser imponente en la fugacidad del mundo internauta. Y ahora pasamos a la parte normativa:

Reglas para participar en el Carnaval de Física

Cualquier bloguero que quiera participar en el Carnaval de la Física, deberà cumplir con estas reglas básicas:

Los blogueros que decidan participar en el Carnaval de la Física deberán: indicar en el mismo post con el que piensan participar que su contribución formará parte de la edición XLVII (diciembre); poner un enlace que dirija el usuario al blog anfitrión. Es decir, algo como esto "Este post participa en el XLVII Edición del Carnaval de la Física acogido en Pero eso es otra historia. Posteriormente, deberán enviar el enlace del post a la dirección de correo electrónico: worlderlenmeyer@gmail.com. No vale dejar un comentario en el blog del anfitrión. Las contribuciones señaladas a través de este método no serán tomadas en consideración para participar en el Carnaval de la Física. Las fechas de envio de los post es desde el dia 1 al 25 de diciembre (podéis participar retroactivamente del 1-8 de diciembre)

Se puede participar con un post, artículo, video, chiste, etc. No hay que olvidar que el objetivo es divulgar la Física, así que los post deben estar escritos en un lenguaje claro y conciso, y los conceptos físicos bien explicados.

Normas para la protección de la difusión de la ciencia

Recordatorio para los participantes
Cada participante es libre de tratar cualquier tema (histórico, de contenido literario, artístico, etc.) que esté relacionado con la física. Asimismo, puesto que la intención del Carnaval de la Física no es hacer ciencia sino divulgarla, los blogueros que quieran hablar sobre nuevas teorías de la física o de la ciencia en general deberán haber superado al menos un proceso de revisión por pares (peer-review, en inglés) en una revista nacional o internacional reconocida por la comunidad científica internacional. La exposición de teorías propias no serán aceptadas.

El tema que he pensado para este Carnaval tachán tachán es El principio de la Física, porque me apasiona la historia de la ciencia y la Física es de las primeras en consolidarse como tal. También podemos jugar con el título y cambiarlo a Los principios en Física.  No obstante el tema propuesto es meramente orientativo, se admitirá cualquier tema relativo al campo de la física.

Un día en el CERN

Los pasados 28 y 29 de septiembre, el mayor laboratorio de física de partículas del mundo (para los amigos, el CERN) organizaba sus Open Days. Desde que me enteré vía Internet, (y resulta que la World Wide Web se inventó allí) me reservé las fechas, y me puse a intentar engañar a compañeros: empecé por los amigos y acabé convenciendo a mi hermana pequeña, con el resultado final de acabar organizando un viaje a Ginebra para seis personas. La estupenda web de los Open Day (que recomiendo vivamente curiosear) estaba en construcción, y había que visitarla con asiduidad para conocer las novedades del transporte entre instalaciones, o para generarte una cuenta con la que reservar una visita subterránea y un largo de etcéteras. Y debería haberla visitado más para amortizar al 100% nuestro viaje, pero con el tiempo cuenta atrás, no me fue posible y me he quedado con bastante pena y rabia de todo lo que se me ha quedado por conocer. ¡Habrá que volver! 

Sigue leyendo en Hablando de Ciencia, y aquí en exclusiva os dejo las fotos que hizo mi hermana Ununpentio, disculpad la calidad porque su pseudo-móvil no es de última generación (aún así apunta maneras la artista):

 

Ununpentio aprendiendo la física que no le tocará hasta dentro de un curso o dos

Esquema de los distintos aceleradores y experimentos que conforman el CERN

Sistema de radiofrecuencia del Super Protón Sincrotrón (SPS)

En el interior del SPS

La electricidad francesa con la que funciona el CERN

114 a punto de tirarse por la tirolina de la Brigada de Bomberos del CERN

En la clase interactiva sobre radiactividad

Ecuación del modelo estándar, en frente del SPS y el CCC

Demostración de robótica

Lo que hacen los del CERN cuando no trabajan... xD

Ununpectio: -¡Hay calles dentro del CERN!

Ununcuadio:- Fotico para Breaking Bad y @DaniEPAP

¡¡¡¡¡Vuelta al cole!!!!!

Vía

Sí, julio y agosto son dos meses de desbandada, la actividad bloguera es inversamente proporcional a la playa y demás costumbres veraniegas. Aunque siempre se puede practicar la mirada del bloguero. Es cierto que depende del lugar al qué viajemos, tendremos más o menos cobertura, acceso a Internet, y todas las excusas que se os ocurran. Pero que conste que en ¡Jindetrés, sal! ya lidiaron con un ¡mes de agosto! y triunfaron a base de biología. En cualquier caso, el primer tirón de orejas es para mí misma, que no he participado en mi propia edición, así que no os puedo reñir demasiado, lo dejaremos para otra ocasión.

Sin embargo, al menos valorad el legado que otros valientes nos han dejado a lo largo de estos calurosos meses, porque si no equivoco: ¡tenemos al menos ocho nuevos participantes! Y ya que esta es la edición honorífica de los becarios, me satisface decirles que todos han sacado 'Cum laude' en divulgación, así que solo nos queda que repitan muchas veces más en los próximos Carnavales (estáis avisados, no me hagáis recurrir a amenazas xDD). En total ha habido 26 entradas de 15 blogs distintos, que paso a presentaros a continuación, para que como yo, aprendáis mucha, mucha biología.

El Carnaval empezó pisando fuerte: Abaritz nos enseña que la biología puede ser también un vehículo para denunciar situaciones injustas en  El negocio del hambre, pero es que la biología puede ser también la solución a muchos problemas, como cuenta en La despensa de África

La señorita Tate ha sido una de las protagonistas del Carnaval, Luis Moreno con el lema de Chemistry helps biology nos habla del gran químico Pauling y sus principales contribuciones a la ciencia. Y no es el único ejemplo de la relación entre química y biología de este Carnaval. Disfruten de La pizarra de Pauling.

¿Quién sería capaz de capturar una luciérnaga para mostrarnos la belleza de este increíble insecto, y explicarnos qué reacciones químicas emplea para producir su luz característica y cómo la podemos imitar químicamente? El nuevo tío Tungsteno en La luciérnaga y la magia de los peróxidos.

Dentro de este curso express de biología en el que nos matriculamos allá por julio, ScyKness explica con todo detalle Entendiendo un Western Blot (o al menos intentándolo), y ya estáis tardando en pasaros por allí.

Como becarios de biología, también es muy interesante que Ángel Rodríguez nos enseñe a construir un cariotipo: Tiene cromosomas la cosa.

Otra buena lección para becarios:  ¿qué sería de la labor de campo de los naturalistas sin el cuaderno de campo? La memoria en el cuaderno de campo de Darwin.

El tamaño no importa: al menos cuando estamos en el campo de la bioquímica.

¿Tienes claro el término 'especie'? ¿Seguro? Puede que las bacterias te den una sorpresa... Las bacterias del intestino pueden generar nuevas especies por J.J. Gallego en Micro Gaia 

Y hablando de becarios, una imprescindible reflexión del DrLitos acerca de la función y el papel que tiene el becario de investigación: Los primeros serán los últimos.

Exosomas de "depósito de desperdicios" a "mensajeros clave": Su existencia se conocía desde hace ya más 30 años, pero durante mucho tiempo se pensaba que sólo eran una especie de contenedores de los desperdicios celulares. En los últimos años, se ha encontrado que también actúan como mensajeros, llevando información clave a tejidos lejanos en el cuerpo, en los que pueden alterar su fisiología.

Para todos aquellos que hayan elegido la montaña como lugar de vacaciones, antes de salir al campo, deberían echar un ojo a las 5 plantas que debes evitar este verano. ¿Qué hace un profesor en vacaciones? No tienes más que pasarte por Moles y bits a leer todas las entradas de estos últimos meses: Camuflaje químico a nivel de neurotransmisores; La visión, ese preciado don, partiendo de Erastótenes, un recorrido evolutivo y fisiológico hacia la visión; Malotes de la química: trióxido de arsénico: una impresionante muestra de cómo la ciencia puede dar una profundidad insospechada a la literatura en Madame Bovary; La flor más grande del mundo: los compuestos químico que atraen a las moscas y otros insectos para la polinización; El color del otoño, que cada vez está más cerca tiene una explicación muy química y muy biológica.

¿Alguna vez te habías parado a considerar cuántos factores científicos  intervienen en algo tan prosaico como nadar? Ahora puedes disfrutar de "Biomecánica de la natación" especial mundial de natación BCN 2013 por @JoseMaBio.

¿Qué relación existe entre la genética y la nutrición? Parece que está relacionada con esta pregunta: ¿Te has quedado con hambre, te frío un huevo (I) y (II)? Descubre la epigenética de la mano de Sergio Pomares. ¿A qué huele?, a través de esta entrada iremos desgranando poco a poco cómo somos capaces de percibir los distintos olores que nos rodean, tanto buenos como malos y el papel del cerebro en este proceso.

Optogenética, una técnica para iluminar los genes: no sé a vosotros pero a mí me parece un claro ejemplo de que la realidad (en este caso, la ciencia y la biología), muchas veces superan la ficción.

Córneas de cobre: "Señoras y Señores van a ser espectadores de una primicia mundial. Van a ser testigos de la dura patología que sufre el cuerpo de Miguelito en boca de sus principales protagonistas: “Un mensajero químico” y “su cerebro”. Sus diálogos nos dejarán traslucir la gravedad y la evolución de su enfermedad. Una enfermedad que va deteriorando la salud del niño poco a poco, de forma lenta e insidiosa, invadiendo todo a su paso". MªJesús nunca decepciona... En A mordiscos: aprendiendo de nucleótidos, de una enfermedad rara que nos recuerda al Doctor Jekyll y Mr Hyde.

 ¿A qué nadie se esperaba que la tímida Calpurnia asomara su cabecita por otro blog distinto del cuaderno? No es la única sorpresa en Platanistoideae

Terminamos con un final apoteósico, de Anaxágoras a Arrhenius Tres visiones para el origen de la vida y una misma idea: panspermia por José Luis Moreno.

Por cierto, este post se llama "vuelta al cole", porque señoras y señores, ya es hora de que asumamos nuestros deberes blogueros para este gran @biocarnaval, y nos pongamos a divulgar sin ton ni son, en la edición número XXV en el blog Ser vivo, ¡por Darwin y Wallace, espero veros a todos allí!

Para jugar a los Lego en nanomateriales

Uno de los tipos de nanomateriales que se usan en drug delivery son las vesículas (lipídicas o poliméricas), así que a los químicos nos interesa conocer todo acerca de su formación, y para eso necesitamos la ayuda de las matemáticas.

La formación de vesículas se puede ver como proceso de autoensamblaje en dos etapas:  1)  la molécula anfifílica forma una bicapa, que luego, 2) se cierra sobre sí misma para dar una vesícula.

En la descripción clásica, el factor determinante de la forma de estructuras autoensambladas anfifílicas es el tamaño de la fracción hidrofóbica que determina la curvatura de la interfase hidrofóbica-hidrofílica descrita como la curvatura media H y su curvatura gaussiana K, que están dadas según los radios de curvatura R1 y R2, como se muestra en la figura 1. La curvatura está relacionada con el parámetro de empaquetamiento superficial por:

Figura 1

donde v es el volumen hidrofóbico de la molécula, a el área interfacial, y l la longitud de cadena normal a la interfase. 

Las formas más sencillas que se suelen producir son esferas, cilindros y bicapas que se caracterizan por ciertos valores de empaquetamiento (tabla 1).

Tabla 1

Para obtener bicapas en un bloque de volumen v y longitud l se necesita ajustar el área de interfase hasta que el parámetro de empaquetamiento se aproxime a la unidad. Un ejemplo se muestra en la figura 2 para el copolímero de poli(butadieno)-óxido de polietileno, PB-PEO, donde una disminución de la relación hidrofóbico/hidrofílico (ya que el área de interfase aumenta en proporción a la longitud del bloque hidrofílico) produce cambios en la forma de las micelas de esféricas pasan a ser cilíndricas, que forman vesículas. 

Figura 2

La descripción hasta ahora ha sido puramente geométrica, porque la forma geométrica de las vesículas está relacionada con la termodinámica del proceso porque es una condición límite en los cálculos de energía libre. Para las moléculas anfifílicas, las dos principales contribuciones a la energía libre son la energía de interfase hidrofóbica/hidrofílica y la pérdida de entropía cuando las cadenas flexibles de polímero y surfactante son forzadas a ajustarse a los microdominios de la vesícula.

Los polímeros o bloques con baja entropía conformacional suelen tener cadenas rígidas con pocos grados de libertad, y bajo estas condiciones las moléculas anfifílicas se asocian en estructuras que minimizan el área superficial por unidad de volumen, que viene dada por

                                                                          A_v=dΦ/l, 

donde Φ es la fracción volumétrica del dominio hidrofóbico y d es la dimensionalidad. La dimensionalidad toma su valor más bajo (d=1) en superficies planas, siendo para dominios cilíndricos (d=2) y esféricos (d=3). 

Otra cuestión interesante surge cuando los bloques tienden a formar preferencialmente una estructura determinada debido a enlaces químicos secundarios o a su funcionalidad. Además de la anisotropía de forma (excluyendo las interacciones de volumen), se conoce que dichos estados ordenados están ajustados por valencias secundarias como la interacción culómbica, interacciones π-π, enlaces de hidrógeno, e interacciones dipolares. 

El borde circular del disco bicapa proporciona una energía lineal E_disk, donde γ es la tensión lineal. Flexionar la bicapa a vesículas cerradas requiere una energía de flexión E_bend, donde κ es el módulo de flexión. Como, para un área dada, el radio de disco es el doble que el área de la vesícula, el balance entre la tensión lineal y la energía de flexión define un número de “tamaño mínimo de vesícula” tal que 

                                                                     R_v=2κ/γ.

En otras palabras: las vesículas se forman cuando la elasticidad de flexión de la bicapa es baja y la tensión superficial es alta.

Los lípidos estándar y estructuras poliméricas similares tienen una solubilidad molecular tan baja que la conformación y el tamaño normalmente no es un producto de los procesos de intercambio y equilibrio sino que está determinada por las condiciones de preparación (formando las llamadas “vesículas de no equilibrio”). El tamaño de la vesícula depende, entonces, menos de la termodinámica que de los aspectos de no-equilibrio del proceso de formación. Así que el diámetro de vesícula depende del método de preparación  (rehidratación, electro-absorción, disolución directa en agua y fluidoscomprimidos en mi caso). Su tamaño puede reducirse por extrusión a través de membranas de policarbonato con un tamaño de poro de 50 y 800 nm. Por lo tanto, el intervalo de tamaño va desde las vesículas gigantes unilamelares (GUVs por sus siglas en inglés) de muchas decenas de micrómetros a las pequeñas unilamelares (SUVs) (<50 nm) siempre que se tenga un tamaño mínimo de vesícula como el definido anteriormente.

Las vesículas hechas de lípidos o liposomas, son objetos perfectamente cerrados y-cuando se perforan- tienden a cerrarse sobre sí mismas otra vez, porque la pérdida de energía debida a su apertura es mucho mayor a la energía térmica. De aquí se puede deducir que la tensión superficial suficientemente alta debió  ser un pre-requisito para la evolución y función de las células vivas.

La forma final de una vesícula será aquella que minimice la energía de flexión para un número determinado de moléculas anfifílicas en las monocapas interior y exterior. Es decir, que depende del proceso de preparación de la vesícula se pueden obtener formas esféricas, tubulares, achatadas por los polos, estrelladas, que pueden asignarse dentro de un diagrama de fase. 

El diagrama de fase está parametrizado en términos de relación volumen-área adimensional v=6π^1/2VA^-3/2 y la diferencia de área ∆A=Ain- Aout. La relación v se define como aquella para la que las vesículas esféricas tienen un valor máximo de v=1. ∆A es la diferencia de área entre las partes interior y exterior de la bicapa. Una diferencia grande de área ∆A>1 tiende a curvar la membrana externa (la parte superior del diagrama de fase), mientras que un valor más pequeño o negativo de ∆A<1 produce formas curvadas hacia el interior (parte de abajo del diagrama de fase).

Sin embargo, las vesículas poliméricas pueden tener formas que no existen en las lipídicas. El género es una cantidad que en geometría diferencial representa el número de orificios en una partícula. Así, una esfera tiene género 0, una rosquilla, toroide o una taza tienen de género la unidad; botones con dos agujeros tienen g=2. Los bloques de copolímero pueden tener fácilmente una g>100. 

1) Esta entrada participa en la Edición 4.1231 del Carnaval de Matemáticas cuyo anfitrión es el blog Matemáticas interactivas y manipulativas 

2) y  también participa en el XXV Carnaval de la Química alojado en el blog “ISQCH – Moléculas a reacción

3) Si algún matemático detecta alguna barbaridad, ¡por favor corríjanme!

Referencias bibliográficas

Antonietti, M., & Förster, S. (2003). Vesicles and Liposomes: A Self-Assembly Principle Beyond Lipids Advanced Materials, 15 (16), 1323-1333 DOI: 10.1002/adma.200300010