Una vacuna inhalable contra el sarampión para los enfermos en países en desarrollo, un «nanogenerador» para recargar el iPod con un único movimiento de la mano o una pintura para las paredes que mata los microbios. Estas tres investigaciones forman parte de una lista de diez que se han llevado a cabo este año y que han sido nombradas como las «más prometedoras» para 2010 por los miembros de la American Chemical Society (ACS) -la sociedad más grande del mundo científico-. Los estudios han sido seleccionados entre 34.000 informes y 18.000 documentos técnicos dados a conocer a lo largo de 2009. El «top» es el siguiente:
-La primera vacuna por inhalación, sin agujas, contra el sarampión: Presentada durante la reunión nacional de ACS, la vacuna pasará a ensayo clínico el próximo año en India, donde la enfermedad todavía afecta a millones de lactantes y niños, y mata casi a 200.000 cada año. Los especialistas creen que esta vacuna es perfecta para su uso en países en desarrollo.
-La casa con «energía solar personalizada»: Los nuevos descubrimientos científicos apuestan por una energía solar «personalizada», a la medida de cada consumidor, que será el epicentro de los cambios en la producción de electricidad a partir de grandes centrales generadoras de energía a otras mucho más pequeñas, como los hogares y comunidades. El método permitiría convertir a los consumidores en productores e incluso recargar nuestros coches en nuestros propios garajes. Una gran ventaja para el medio ambiente y que implica un menor gasto.
-Una esponja de «humo congelado» para limpiar las mareas negras: Científicos de Arizona y Nueva Jersey han diseñado un aerogel, un sólido super ligero al que también llaman «humo congelado», que puede servir como esponja definitiva para capturar el petróleo vertido por accidente o en catástrofes al medio ambiente. El aerogel absorbe hasta siete veces su peso y elimina el petróleo de forma mucho más eficaz que los materiales convencionales.
-Un nanogenerador para recargar el iPod y el móvil con un gesto de la mano: ¿No sería perfecto poder recargar el móvil o el reproductor musical con un gesto de la mano? Se podría decir adiós para siempre a los cargadores. Científicos de Georgia trabajan en una técnica que convierte la energía mecánica de los movimientos del cuerpo o incluso del flujo de la sangre en energía eléctrica que puede alimentar una amplia gama de dispositivos electrónicos sin necesidad de baterías.
-Una pintura que mata los microbios: Investigadores de Dakota del Sur trabajan en el desarrollo de una pintura anti-microbiana. No sólo mata bacterias causantes de enfermedades, sino que actúa contra el moho, los hongos y los virus. Según el estudio, se trata de la pintura más «poderosa» hasta la fecha. Puede ser útil en hogares y, sobre todo, en hospitales.
-Una vacuna producida con planta de tabaco: Esta nueva vacuna, única en su origen, puede ser utilizada contra el llamado «virus de los cruceros», causante de diarreas y vómitos y la segunda infección viral más común en EE.UU. El microbio se extiende como un reguero de pólvora entre líneas de pasajeros, escuelas, oficinas y bases militares.
-Una píldora mensual contra las pulgas de las mascotas: Sólo una píldora al mes y el perro o el gato están libres de pulgas y garrapatas. La pastilla, desarrollada por científicos de Nueva Jersey, parece ser 100% eficaz y sin señales de efectos tóxicos para los animales.
-Una molécula que mide el calentamiento global que produce cada producto: Hasta ahora, era complicado conocer qué productos que salen al mercado son realmente ecológicos o tienen compuestos que pueden dañar el medio ambiente potenciando el calentamiento global. Una nueva técnica molecular podrá predecir qué materiales que van desde productos químicos utilizados en alfombras a productos electrónicos contribuyen al calentamiento.
-Un «cóctel de camarones» para el depósito de fuel: Científicos chinos trabajan en un catalizador fabricado a partir de cáscaras de camarón que podría transformar la producción de biodiesel en un proceso mucho más rápido, barato y beneficioso para el medio ambiente. De momento, sólo ha sido probado en laboratorio.
-Una nariz electrónica para detectar la enfermedad renal: Expertos israelíes han creado una «nariz electrónica» capaz de identificar en el aliento 27 sustancias clave que revelan que el paciente sufre una enfermedad del riñón. De momento, ha sido probado con éxito en ratas de laboratorio.
Transistores biodegradables:Un tipo de transistores totalmente biodegradables, fabricados recientemente por investigadores de la Universidad de Stanford, podrían utilizarse para controlar los implantes médicos temporales que se colocan en el cuerpo durante las cirugías.
Los componenentes electrónicos biodegradables "abren nuevas oportunidades para los implantes en el cuerpo," especialmente si los componentes electrónicos logran fabricarse a bajo coste, afirma Robert Langer, profesor en MIT y que no estuvo involucrado con la investigación. Los implantes podrían incorporar los componentes electrónicos orgánicos con polímeros biodegradables para el suministro de fármacos. Los doctores podrían implantar este tipo de dispositivos durante las operaciones de cirugía, después los activarían desde fuera del cuerpo con radio frecuencias para suministrar antibióticos si fuese necesario durante la recuperación. Los componentes electrónicos también podrían usarse para hacer un seguimiento del proceso de curación dentro del cuerpo. Después de que la curación hubiese finalizado, el dispositivo completo se disolvería en el cuerpo.A principios de este mes unos investigadores de la Universidad Tufts y de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign informaron acerca de la construcción de componentes electrónicos de silicio sobre sustratos de seda biodegradables. Los componentes de silicio generalmente poseen un rendimiento mucho mejor que aquellos hechos de semiconductores orgánicos, aunque el silicio no es biodegradable. El grupo de Stanford, dirigido por la profesora de ingeniería química Zhenan Bao, es el primero en fabricar componentes electrónicos a partir de materiales semiconductores totalmente biodegradables. Aunque los dispositivos son estables en agua, todo lo que queda de los dispositivos después de 70 días son los contactos eléctricos de metal de apenas decenas de nanómetros de grosor.
Hasta ahora el grupo ha podido probar que es capaz de construir componentes electrónicos orgánicos que funcionan al humedecerse y que se descomponen bajo condiciones similares a las del cuerpo humano. La degradación de estos dispositivos viene provocada por una serie de condiciones similares a las que se dan en el cuerpo: una solución salina con un pH ligeramente básico descompone lentamente los transistores. Para que puedan ser estables y retener su rendimiento mientras están en uso, estos dispositivos tendrán que ser encapsulados en otra capa cuya composición se ajuste para lograr exponer el dispositivo una vez que haya sobrepasado su vida útil. El dispositivo prototipo, descrito por internet en la revista Advanced Materials, está hecho de plásticos biodegradables aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos, un material semiconductor biodegradable parecido al pigmento de piel conocido como melanina, y unos contactos eléctricos de oro y plata. Estos metales también están aprobados para su uso dentro del cuerpo.
Crean un haz de electrones capaz de diseñar piezas y objetos de metal:Un dispositivo desarrollado por ingenieros de la NASA permite crear formas y partes de objetos a partir de un haz de electrones. Solamente se requiere un modelo 3D de la forma a crear y un material compatible con el haz de electrones. Aunque parezca una idea más ligada a la ciencia ficción, este avance podría tener grandes aplicaciones en el terreno de la aeronáutica.
El haz de electrones de fabricación de formas libres (EBF3), desarrollado en el Langley Research Center de la NASA, hace realidad aquel viejo anhelo de trasladar a la realidad todo aquello que pensamos. Es tan sencillo como introducir un dibujo de la parte que se desea construir, presionar un botón y obtener inmediatamente la forma buscada. La investigación forma parte del Programa de Aeronáutica de la NASA.EBF3 funciona mediante una cámara de vacío, donde el haz de electrones trabaja sobre el metal, que se funde y luego se modifica de acuerdo a los requerimientos del modelo o diseño incluido, hasta que la pieza esté completa. Aunque las opciones que brinda EBF3 no son tan amplias como las que se presentan en las novelas de ciencia ficción, su funcionamiento parece en principio alejado de este mundo.
Las aplicaciones comerciales para el EBF3 ya han sido estudiadas, además de haber ensayado su potencial, y no es para nada descabellado pensar que dentro de unos años los aviones podrán volar con grandes piezas estructurales creadas mediante este proceso. La investigación fue difundida en una nota de prensa de la NASA.
Para que el funcionamiento del EBF3 se haga realidad existen dos requisitos fundamentales: el diseño tridimensional del objeto que se busca crear debe estar disponible y el material elegido debe ser compatible para su uso con un haz de electrones. El modelo o diseño se necesita para descomponer el objeto en capas, ya que el dispositivo trabaja orientando al haz de electrones y a la fuente de metal en la reproducción del objeto, construyendo capa por capa.
En cuanto al material, debe ser compatible con el haz de electrones para que pueda ser calentado rápidamente por la corriente de energía y convertirse a su forma líquida. Según los responsables de la investigación, estas condiciones hacen que el aluminio sea un material ideal para ser empleado en este dispositivo, junto a otros metales que también poseen estas características.
Vale destacar que el EBF3 es capaz de manejar dos fuentes distintas de metal o material de alimentación, siendo capaz de proceder a su mezcla en una aleación única o incluyendo un material dentro de otro. Por ejemplo, esta potencialidad permite incluir un filamento de fibra óptica de vidrio dentro de una parte de aluminio. Gracias a esto, sería posible colocar sensores en zonas en las cuales antes era imposible hacerlo.
Aunque actualmente el equipo EBF3 probado a nivel experimental es de grandes dimensiones y un peso excesivo, lo que dificulta su funcionalidad, ya se ha creado con éxito una versión más pequeña. La misma se ha empleado en una prueba de vuelo en un avión de la NASA, que incluyó breves períodos de ingravidez. La idea es que el dispositivo permita la fabricación de piezas de repuesto en vuelo con suma facilidad, incluso en viajes espaciales.
De esta manera, en lugar de basarse en el suministro de piezas que deben aportarse desde la Tierra, los astronautas podrían ser capaces de crear objetos y formas por su cuenta en el espacio, ya sea para necesidades específicas de las exploraciones o para reparar partes averiadas de aeronaves y dispositivos varios.
Sin embargo, el potencial más importante e inmediato de este avance se ubica en el terreno de la industria de la aviación, en la cual grandes segmentos estructurales de un avión o partes de un motor a reacción podrían ser fabricados rápidamente y a un menor costo con relación a los medios convencionales, en un valor que rondaría los 1.000 dólares por libra.
El EBF3 no solamente supondría un importante ahorro de tiempo y dinero en la fabricación de piezas aeronáuticas, sino que además podría aportar interesantes condiciones ecológicas. Esto se debe a la posibilidad de emplear menores cantidades de material (por ejemplo titanio) en la fabricación de piezas, lo que significaría ahorro energético, una mayor cantidad de material disponible para su reutilización y una menor cantidad de emisiones contaminantes.
Además del reemplazo de piezas antiguas o caducas, el EBF3 podría permitir el desarrollo de nuevos aviones desde cero. Esto daría lugar a una mayor eficiencia en los motores a reacción, una tasa de consumo de combustible menor y una mayor vida útil de los componentes, al poder diseñar con mayor exactitud cada pieza.
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