Los investigadores crean
biocompuestos ecológicos para dispositivos electrónicos flexibles y portátiles.
¿Qué pasaría si pudiera controlar
los latidos de su corazón o detectar la intensidad del ejercicio físico
midiendo su sudor usando nada más que su camiseta?
Si bien esto puede parecer sueños de
ciencia ficción para el futuro, este tipo de tecnologías ya se están
convirtiendo en parte de nuestra vida cotidiana. La electrónica
portátil y la ropa inteligente son muy prometedoras, y los científicos de
todo el mundo ya están probando nuevos materiales para tintas conductoras y
materiales flexibles para diseñar nuevos tipos de textiles electrónicos.
Al explotar el efecto
termoeléctrico, que implica la conversión de las diferencias de temperatura en
voltaje eléctrico, los investigadores pueden explorar nuevos materiales para
nanogeneradores termoeléctricos flexibles adecuados para aplicaciones
electrónicas portátiles. Sin embargo, los dispositivos termoeléctricos
actuales disponibles comercialmente suelen ser rígidos y se basan en
componentes inorgánicos no respetuosos con el medio ambiente y / o caros.
Creación de electrónica flexible y respetuosa con
el medio ambiente.
"En consecuencia, existe un gran interés en la fabricación de
materiales termoeléctricos flexibles y portátiles basados en semiconductores orgánicos dopados", declararon
los autores en el estudio.
En su estudio publicado en Advanced Functional Materials, el equipo describe una nueva estrategia para
fabricar un tejido ecológico que genere electricidad a partir de la diferencia
de temperatura entre el cuerpo humano y su entorno. En particular,
informan un método de fabricación fácil, rentable y escalable para materiales
textiles orgánicos que emplea polímeros termoeléctricos totalmente biodegradables. El
diseño contiene dos tipos de materiales semiconductores, clasificados como
semiconductores de tipo n y p, cuya combinación no se había logrado
previamente.
Se eligió el algodón como tejido base debido a su origen natural, peso
ligero, biodegradación y disponibilidad a gran escala. El algodón se roció
con tintas termoeléctricas preparadas mezclando nanomateriales de carbono, como
nanoplaquetas de grafeno, nanotubos de carbono y nanofibras de carbono, con
ácido aleurítico en agua-etanol (ver figura).
El biocompuesto resultante mostró una notable conductividad
eléctrica.
La biodegradabilidad de estos nuevos materiales termoeléctricos se
demostró mediante pruebas de demanda de oxígeno, y se descubrió que la
estabilidad de las propiedades eléctricas a la flexión y al lavado depende del
tipo de nanofiller utilizado.
Debido a la facilidad de fabricación, la fabricación ecológica, la
flexibilidad y la sostenibilidad de los biocompuestos, los materiales
termoeléctricos presentados sientan las bases para una futura generación de
dispositivos portátiles, más seguros para el medio ambiente y más fácilmente
desechables.
En las películas y los libros, los
astronautas ficticios entran en 'animación suspendida' para cruzar la
inmensidad del espacio. Recientemente, la ESA investigó cómo la
hibernación de la tripulación en la vida real impactaría en una misión espacial
a Marte.
Imagen ficticia de astronautas
hibernando, a través de la ESA .
La Agencia Espacial Europea (ESA) dijo el
18 de noviembre de 2019 que sus científicos han estado investigando
recientemente el proceso de colocar a los astronautas en hibernación para
cruzar la inmensidad del espacio. Estos científicos se reunieron en
la Instalación
de Diseño Concurrente de la ESA para evaluar las ventajas
de la hibernación humana para un viaje a un planeta vecino, como
Marte. Tomaron como referencia un estudio existente que describía el envío
de seis humanos a Marte y de regreso en una escala de tiempo de cinco
años. Estudiaron cómo la hibernación de la tripulación impactaría el
diseño de la misión espacial, y pusieron algunos números a las ventajas
conocidas de la hibernación humana para viajes espaciales, por ejemplo, que una
cápsula espacial más pequeña podría usarse si la tripulación estuviera
hibernando, en lugar de estar despierta, durante los meses. largo viaje a
Marte.
Jennifer Ngo-Anh, líder del equipo en el programa de Ciencia y Medio Ambiente del
Espacio ( SciSpacE )
de la ESA ,
comentó:
Desde hace un tiempo, la hibernación se ha propuesto como una
herramienta innovadora para los viajes espaciales humanos.
Si pudiéramos reducir la tasa metabólica básica de un astronauta en un
75%, similar a lo que podemos observar en la naturaleza con grandes animales en
hibernación como ciertos osos, podríamos terminar con un ahorro sustancial de
masa y costos, haciendo más largas misiones de exploración de larga duración.
factible.
Aquí está la Instalación de Diseño
Concurrente de la ESA, que alberga representantes de todas las disciplinas de
misiones espaciales para diseñar futuras misiones espaciales. Imagen
vía ESA .
¿Por qué necesitamos poner a los astronautas en hibernación? La
razón es que el espacio es vasto. Incluso nuestro propio vecindario del
espacio, nuestro sistema solar, está sujeto a un problema de espacio-es-vasto
que influye mucho en nuestras misiones para explorar los otros planetas
cercanos a nosotros en el espacio. Considere que la misión New Horizons a
Plutón, por ejemplo, lanzada en 2006, necesitó nueve años para llegar a su
sobrevuelo.
Para tener una idea de la escala de distancia de nuestro sistema solar,
visite "Si la
luna fuera solo 1 píxel", que muestra las distancias
relativas de los planetas para escalar en una sola página extra
ancha. Luego, si puede, intente extender lo que ha aprendido a los miles
de millones de otros posibles sistemas solares en nuestra
galaxia solamente.
Como Joe Hansen, presentador de la serie de PBS "Está bien ser inteligente",
dice en el siguiente video: “El cerebro humano simplemente no puede comprender
cuán grandes son las cosas como el Sistema Solar”.
Robin Biesbroek, de la ESA, que ha trabajado en el pasado en la eliminación de desechos espaciales
de la órbita terrestre baja , fue parte del reciente estudio de
la ESA sobre la hibernación humana. Él comentó: “Trabajamos para
ajustar la arquitectura de la nave espacial, su logística, protección contra la
radiación, consumo de energía y diseño general de la misión.
Analizamos cómo un equipo de astronautas podría ser mejor puesto en
hibernación, qué hacer en caso de emergencias, cómo manejar la seguridad humana
e incluso qué impacto tendría la hibernación en la psicología del equipo.
Finalmente, creamos un bosquejo inicial de la arquitectura del hábitat y
creamos una hoja de ruta para lograr un enfoque validado para hibernar humanos
a Marte dentro de 20 años”.
Los científicos descubrieron que la masa de una nave espacial para la
hibernación humana podría reducirse en un tercio.
Los científicos de la ESA
cuantificaron lo que podría parecer bastante obvio ... que una nave espacial
para hibernar a los astronautas podría ser pequeña. Esta comparación
muestra el tamaño de un módulo para una misión tripulada a Marte con su
equivalente basado en hibernación. Imagen vía ESA.
Si la tripulación estuviera
hibernando, no necesitaría amplios cuartos de la tripulación, o tanto espacio
de almacenamiento para los consumibles (como comida y agua). Diseño del
módulo de hibernación a través de ESA .
La ESA dijo que la hibernación se
llevaría a cabo en pequeñas cápsulas individuales que funcionarían como cabañas
mientras la tripulación está despierta. Diseño de pod de hibernación a
través de ESA
¿Cómo sería para los astronautas?
La ESA explicó: "Se suponía que se administraría un fármaco para
inducir "sopor", el término para el estado de hibernación. Al
igual que los animales que hibernan, se esperaría que los astronautas adquieran
grasa corporal adicional antes del sopor. Sus vainas de caparazón blando
se oscurecerían y su temperatura se reduciría enormemente para enfriar a sus
ocupantes durante su crucero proyectado de 180 días entre la Tierra y Marte".
La ESA dijo que la fase de crucero en hibernación
terminaría con un período de recuperación de 21 días. Dijo que, según la
experiencia de la hibernación de los animales, la tripulación probablemente no
experimentaría un desperdicio de huesos o músculos. La ESA también explicó:
“La exposición a la radiación de partículas de alta energía es un peligro
clave de los viajes al espacio profundo, pero debido a que el equipo de
hibernación pasará tanto tiempo en sus cápsulas de hibernación, entonces el
blindaje, como los contenedores de agua, podría concentrarse a su alrededor”.
Y la ESA también habló de las "operaciones en
gran medida autónomas, con un uso óptimo de la inteligencia artificial" y
la "detección de fallas, aislamiento y recuperación" necesarios en
una nave espacial donde la mayoría de los humanos están hibernando. ¿Suena un poco espeluznante o solitario?
Tal vez. Pero Ngo-Anh comentó: “… La idea
básica de poner a los astronautas en hibernación de larga duración en realidad
no es tan descabellada: se ha probado y aplicado un método ampliamente
comparable como terapia en pacientes con traumatismos de cuidados críticos y
aquellos que se someten a cirugías mayores durante más de dos décadas. La
mayoría de los centros médicos más importantes tienen protocolos para inducir
la hipotermia en los pacientes a fin de reducir su metabolismo para ganar
tiempo básicamente, manteniendo a los pacientes en una mejor forma de lo que
estarían de otra manera.
Nuestro
objetivo es construir sobre esto en el futuro, investigando las vías cerebrales
que se activan o bloquean durante el inicio de la hibernación, comenzando con
los animales y pasando a las personas”.
La NASA también ha contratado
estudios sobre hibernación humana en el espacio. Esta imagen es una “clase
de solución de Marte Hábitat Transferencia” diseñado por Spaceworks contratista
de la NASA en 2017. Leer más: Dormir su camino a Marte .
Por cierto, si está interesado en
leer una maravillosa serie reciente de ciencia ficción que describe los viajes
al espacio profundo a través de la hibernación humana, dos de los mejores
libros de ciencia ficción que he leído (y he leído muchos ),
intente " Niños del tiempo " e
" Niños de la ruina " de
Adrian Tchaikovksy. Ambos tienen todas las cosas que amo en la ciencia ficción:
viajar a través de milenios entre las estrellas, cómo los viajeros en
hibernación perciben el paso del tiempo, planetas extraños, extraños extraños,
una historia de amor humana. ¡La hibernación humana juega un papel
importante en estos increíbles libros!
En pocas palabras: La Agencia Espacial Europea (ESA) ha estado
estudiando cómo la hibernación humana en la vida real afectaría el diseño de la
misión espacial.
Fuente: EarthSky – Deborah Byrd en HUMAN
WORLD / SPACE
Las bacterias pueden crear una corriente eléctrica fuera de su propia
célula, conocida como transporte de electrones extracelular. Esto se ha
demostrado y analizado en detalle en algunas bacterias que se especializan en
el metabolismo de las sales metálicas.
Un grupo de investigadores ha estudiado el transporte de
electrones extracelulares en un tipo de bacteria completamente diferente: la bacteria del ácido láctico Enterococcus
faecalis, que se puede encontrar en el tracto gastrointestinal de humanos y
animales.
En el estudio, los
investigadores investigaron qué se necesita para que los electrones de la
bacteria se transporten a un electrodo.
Los resultados de sus experimentos muestran que los enterococos
colocados en un electrodo pueden dar lugar a una corriente eléctrica creada por
el metabolismo de la célula. Los electrones se liberan cuando la bacteria descompone el azúcar dentro de
su célula.
La transmisión real de electrones al electrodo se lleva a cabo con la
ayuda de lo que se conoce como moléculas de quinona dentro de la membrana
celular.
"Las bacterias del ácido
láctico, y muchas otras bacterias, probablemente son capaces de realizar
electroquímica", dice Lars Hederstedt,
profesor de microbiología en la Universidad de Lund.
Los resultados del estudio también muestran que una bacteria en su
entorno natural, es decir, junto con otras bacterias y hongos, puede tener
propiedades de las que de otro modo carece. Lo que sucede es que dos o más
tipos de microorganismos entrelazan su capacidad metabólica para beneficiar el
crecimiento de uno o ambos organismos. Según el estudio, esta forma de
cooperación entre microorganismos, conocida como sintrofia, puede estar
vinculada al transporte de electrones entre las partes involucradas.
“Synthrophy proporciona una
capacidad metabólica que las células no tienen por sí mismas. Por ejemplo,
un cierto compuesto químico se puede descomponer efectivamente en la naturaleza
solo cuando dos tipos diferentes de bacterias ocurren juntas, pero no individualmente”, dice Lars Hederstedt. Este fenómeno es de interés médico ya que
los enterococos se encuentran generalmente en el intestino de humanos y
animales.
La investigación también es de interés en otras áreas. El
conocimiento detallado del transporte de electrones entre bacterias y
electrodos es importante para diseñar y mejorar los sistemas electroquímicos
microbianos. Estos sistemas tienen muchas áreas de aplicación aparte del
desarrollo de fármacos, como las células de combustible en la producción de
bioenergía, plantas de tratamiento de aguas residuales y biosensores. "Creemos que nuestros resultados
fomentan una mayor investigación en entornos con una composición compleja de
organismos", concluye Lars Hederstedt.
