Ciencia e Ingeniería de Materiales

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miércoles, 15 de diciembre de 2021

Funciones biológicas y estrategias de liberación de iones para promover a inducción osteogénica

diciembre 15, 2021

    





Resumen: Este artículo hace una revisión de las metodologías utilizadas para introducir iones inorgánicos en biomateriales, destaca los efectos terapéuticos relacionados a esos iones y el papel de los biomateriales en la liberación de iones.


Los huesos son órganos complejos cuya función es mantener la estabilidad corporal y ofrecer protección a los órganos internos. Enfermedades y lesiones traumáticas pueden afectar las funciones óseas, por lo tanto, es muy importante tratar de recuperar esas funciones de manera rápida y eficiente. El uso de trasplantes autógenos, que son aquellos extraídos del propio paciente, es el “padrón oro” en términos de recuperación de funciones, a pesar de su baja disponibilidad y riesgo de transmisión de enfermedades limita su uso. En esas condiciones, el desenvolvimiento de injertos sintéticos tiene gran importancia en el desenvolvimiento de tratamientos con desempeños similares a los autógenos sin los riesgos asociados.


Dentro de los tipos de materiales utilizados para la incorporación de iones, están las cerámicas, que tiene como ventaja la gran semejanza de algunos compuestos, como la hidroxiapatita, con los materiales encontrados en los huesos naturales. Como desventaja de estos materiales, está la baja tasa de degradación y reabsorción debido a su alta cristalinidad.


Entre los polímeros más usados para la aplicación biomédica, están los polisacáridos como alginato y proteínas naturales como el colágeno, a pesar de que algunos tipos de polímeros son menos susceptibles a incorporar iones en su composición.


Los metales son más susceptibles a la incorporación de iones, que generalmente son metálicos también, debido a la naturaleza metálica de ambos materiales. Sin embargo, las interacciones entre los iones liberados y el ambiente húmedo en que se encuentran pueden llevar a problemas de corrosión que necesitan ser controlados.


Algunos iones que normalmente son agregados hacen parte de la composición natural de los huesos. Agregar iones de Ca2+, Cu2+, Sr2+, Mg2+, Zn2+, y B3+ en biomateriales, causó una mejoría en la osteogénesis y una mejor regeneración ósea en general. Entre algunos efectos, agregar cobre mejoró la diferenciación ostegénica en estudios in vitro. El cobalto también estimuló la angiogénesis, que es el proceso de formación de vasos sanguíneos, contribuyendo con el proceso de ostegénesis. El silicio mostró efectos significativos en la mineralización ósea y en la osteogénesis. La figura 1 muestra una ilustración de los efectos de los iones en las diferentes fases de la osteoblastogénesis y osteoclastogénesis.




Figura 1 - Ilustración esquemática de los efectos de los iones en las diferentes fases da osteoblastogénesis y osteoclastogénesis. Fuente: (BOSCH-RUÉ, DIEZ-TERCERO, et al., 2021)


En general, diferentes iones muestran diversos efectos en el proceso de la ostegénesis y los recientes desarrollos de materiales biomédicos que incorporan estos iones mostraron un gran potencial para estimular la regeneración de tejidos óseos, a pesar de que es necesario desarrollar mecanismos para efectuar una liberación controlada y bajo demanda de estos iones.





Referencia:

BOSCH-RUÉ, E., DIEZ-TERCERO, L., GIORDANO-KELHOFFER, B., et al. Biological Roles and Delivery Strategies for Ions to Promote Osteogenic Induction. Frontiers in Cell and Developmental Biology. [S.l.], Frontiers Media S.A. , 14 jan. 2021.

Redaccion: Gustavo Xavier Peres - UTFPR

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miércoles, 1 de diciembre de 2021

Fabricando piezocerámicas curveadas con ayuda de la gravedad

diciembre 01, 2021

   





Resumen: Científicos desarrollaron una forma de producir piezocerámicas altamente compactas y con geometrías difíciles de conseguir, pero con la ayuda de la fuerza de gravedad incluida en la sinterización es posible.


Los materiales piezoeléctricos pueden producir carga eléctrica a partir de una tensión mecánica. Esta propiedad es muy solicitada en piezas cerámicas altamente compactas y geométricamente complejas por su estabilidad mecánica y amplio campo de aplicación debido a su alto efecto de acoplamiento electromecánico, propiedades mecánicas estables y bajo costo. 


Un grupo de científicos en vez de utilizar la impresión 3D para realizarlo debido a que es imposible imprimir cuerpos verdes cerámicos geométricamente complejos en un alto volumen de componentes cerámicos y una buena compacidad, también porque es difícil que la pieza tenga una geometría compleja y un alto rendimiento piezoeléctrico al mismo tiempo. Por lo tanto, utilizaron el proceso de sinterización por gravedad (GDS) para poder lograrlo.


Como mostrado na figura 1, el proceso GDS consiste en colocar un compacto verde prensado de polvos precursores de titanato zirconato de plomo (PZT) en dos plataformas de soporte de alúmina que poseen baja expansión térmica y alta conductividad térmica, para una mejor estabilidad térmica. Al inicio del proceso de sinterización hay un equilibrio de fuerzas, pero con el calor el cuerpo sólido pasa a ser casi líquido, por lo que luego ocurre cierta deformación provocada por la fuerza de gravedad, estableciéndose un nuevo equilibrio de fuerzas. Al final del proceso se puede obtener un cuerpo curvado mecánicamente estable.




Figura 1: Esquema del proceso de síntesis de GDS. Fuente: SHAN, Y. et al. 2021.

La estrategia GDS es una ruta universal y fácil para fabricar piezocerámicas curvas y otras cerámicas funcionales sin comprometer sus funcionalidades, así como su uso para producción a gran escala.






Referencia:

Shan, Y., Liu, S., Wang, B. et al. A gravity-driven sintering method to fabricate geometrically complex compact piezoceramics. Nature Communications 12, 6066 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26373-x

Redaccion: Dennis Luis Gonzales Ordoñez - UNILA

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martes, 30 de noviembre de 2021

PICO, PICOS y SPIDER: un estudio comparativo de especificidad y sensibilidad en tres herramientas de búsqueda para revisiones sistemáticas cualitativas

noviembre 30, 2021

    







Resumen: Los autores condujeron búsquedas sobre bases de datos para evaluar los resultados obtenidos usando los criterios de búsqueda PICO, PICOS y SPIDER.


Revisiones sistemáticas son producciones científicas de gran importancia, especialmente en el área de la salud, como herramientas que auxilian en la toma de decisiones basadas en evidencias. Para producir este tipo de revisión es necesario conducir una búsqueda exhaustiva para intentar identificar todos los artículos relevantes que luego de localizarlos serán asimilados por medio de análisis estadísticos. El alcance del proceso de búsqueda ha sido visto como un factor clave en la prevención de sesgos y para proporcionar una visión de las investigaciones disponibles.


Al desarrollar una estrategia de búsqueda, son usadas herramientas para enlistar los términos por los conceptos principales en la pregunta de búsqueda. La herramienta PICO (Population - população, Intervention - intervención, Control - control y Outcome - desfecho) es una de las más usadas juntamente con su variante, PICOS (Donde la S significa Study type - tipo de estudio). Hay también otra herramienta de búsqueda emergente que se llama SPIDER (Sample - amostra, Phenomenon of interest - fenómeno de interés, Design, Evaluation - evaluación, Research type - tipo de búsqueda).


Fue hecho una prueba entre las tres herramientas en una búsqueda para identificar las experiencias de la salud de personas con esclerosis múltiple. Los términos de búsqueda idénticos fueron usados en las herramientas de búsqueda PICO, PICOS y SPIDER, y comparados en las bases de datos Ovid MEDLINE, Ovid EMBASE e EBSCO CINAHL Plus.


Los resultados mostraron más resultados en la herramienta PICO mientras que la herramienta SPIDER generó muchos menos artículos para ser evaluados, a pesar de que la herramienta SPIDER no encontró cinco artículos considerados relevantes para la búsqueda que fue encontrada con PICO, La herramienta PICOS generó menos resultados que PICO y más que SPIDER, a pesar de que no consiguieron encontrar más resultados relevantes que la herramienta SPIDER.


Los autores del artículo recomendaron el uso de PICO para efectuar una búsqueda más exhaustiva y la herramienta PICOS cuando es necesario ahorrar tiempo y recursos. También fue concluido que la herramienta SPIDER es prometedora debido a su alta especificidad, a pesar de que hay un riesgo de no encontrar algunos artículos relevantes al usarla.






Referencia:

METHLEY, A. M., CAMPBELL, S., CHEW-GRAHAM, C., et al. PICO, PICOS and SPIDER: A comparison study of specificity and sensitivity in three search tools for qualitative systematic reviews. BMC Health Services Research. [S.l.], BioMed Central Ltd. Disponível em: /pmc/articles/PMC4310146/. Acesso em: 18 nov. 2021. , 2014.

Redaccion: Gustavo Xavier Peres - UTFPR

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martes, 16 de noviembre de 2021

Polímeros con memoria de forma

noviembre 16, 2021

  




 

Resumen: Cada vez científicos intentan reducir el tamaño de las máquinas para disminuir los costos, con esta idea se desarrolló unas metamáquinas que pueden autoensamblarse con ciertos estímulos.



Las máquinas permitieron una mayor productividad en diferentes sectores de la industria y los científicos siempre intentan reducir el tamaño para una mejor eficiencia y reducción de costo. Científicos inspirados en esto, desarrollaron metamáquinas, que son máquinas hechas de máquinas, estas micromáquinas pueden autoensamblarse a partir de ciertos estímulos.


Fueron desarrolladas estas metamáquinas reconfigurables a partir de coloides activos a través de la manipulación óptica, pero con cierta limitación. Estas se obtienen al combinar algunas resinas e hidrogeles para formar diversas formas, como es mostrado en la figura arriba (WU, 2021).


Este estudio abre un camino para el progreso del autoensamblaje en microescala y en materiales que cambian de forma a través de máquinas hechas de máquinas.






Referencia:

Wu, J., Guo, J., Linghu, C. et al. Rapid digital light 3D printing enabled by a soft and deformable hydrogel separation interface. Nature Communications 12, 6070 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26386-6

Redaccion: Dennis Luis Gonzales Ordoñez - UNILA

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viernes, 29 de octubre de 2021

Síntesis y caracterización de hidroxiapatita dopada con Zinc: aplicación en implantes scaffolds, estudios antibacterianos y de bioactividad

octubre 29, 2021

    







Resumen: Este estudio evaluó el desempeño biológico y antibacteriano de muestras de hidroxiapatita dopadas con zinc producidas a través de la técnica de precipitación química.


La hidroxiapatita ha sido blanco de muchos estudios debido a su excepcional bioactividad, osteoconductibidad y estructura cristalina similar a la fase mineral de los huesos naturales. A pesar de que uno de los problemas presentes es el aparecimiento de bacterias en el local del implante que son uno de los mayores causadores de fallas de los mismos. Con eso, los autores propusieron la producción de implantes scaffolds de hidroxiapatita con la introducción de iones de zinc para obtener acción antibacteriana y analizar su desempeño biológico y mecánico.


Los métodos para la producción de hidroxiapatita son mostrados en la Figura 1. Para producir muestras dopadas fue hecha una substitución de Ca(NO3)2∙6H2O por Zn(NO3)2.6H2O

Figura 1 - Flujograma de la síntesis química de la hidroxiapatita. Fuente: (OFUDJE, ADEOGUN, et al., 2019)

Los ensayos in vitro de implantes scaffolds fueron hechos con la inmersión de muestras en fluido corporal simulado (SBF) de 3 hasta 7 días y luego de eso, las muestras fueron retiradas y analizadas por un microscopio electrónico de barrido (MEB), mostradas en la Figura 2, para observar su morfología superficial, encontraron una estructura porosa y con el aparecimiento de una capa de apatita que proporciona un mejor ambiente para el desarrollo de tejidos.


Figura 2 - Imágenes del MEB a) Muestras dopadas con 10% de Zn antes de ser sumergidas en SBF b) Muestras dopadas con 10% de Zn luego de 3 días sumergidas en SBF c) Muestras dopadas con 10% de Zn luego de 7 días sumergidas en SBF. Fuente: (OFUDJE, ADEOGUN, et al., 2019)


Los ensayos de la actividad antibacteriana fueron conducidos con la inmersión de muestras en cultivos de Escherichia coli y Staphylococcus aureus durante 7 días con posterior secado y fijación de las bacterias presentes en la superficie con formaldehído. Los ensayos demostraron que las muestras de dopaje con zinc no mostraban zonas con inhibición de crecimiento de bacterias mientras que las muestras dopadas mostraron esas zonas, los autores explican que ese efecto puede ser causado por cambios en la superficie de la capa de apatita que destruye las membranas celulares de los microorganismos.


Fue posible producir con suceso implantes scaffolds de hidroxiapatita dopadas con zinc usando la técnica de precipitación química que mostró una estructura porosa en el análisis de MEB y demostraron que la acción antibacteriana contra la Escherichia coli e Staphylococcus aureus.






Referencia:

OFUDJE, E. A., ADEOGUN, A. I., IDOWU, M. A., et al. "Synthesis and characterization of Zn-Doped hydroxyapatite: scaffold application, antibacterial and bioactivity studies", Heliyon, v. 5, n. 5, p. e01716, 1 maio 2019. DOI: 10.1016/j.heliyon.2019.e01716. 

Redaccion: Gustavo Xavier Peres - UTFPR

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miércoles, 20 de octubre de 2021

Optimización de la velocidad de la impresión 3D

octubre 20, 2021

 


 

 

Resumen: La velocidad es una limitación para la impresión 3D, por eso científicos usaron un hidrogel para reducir la adherencia, optimizando la velocidad sin perjudicar el resto de propiedades.



La impresión 3D es una herramienta muy útil en muchas aplicaciones, pero como toda técnica, tiene sus limitaciones, como la velocidad de impresión, que tiene causa una baja productividad en la fabricación a gran escala. Científicos desarrollaron un método para optimizar la velocidad de impresión 3D a través del uso de un hidrogel.


La impresión con procesamiento de luz digital (DLP) permite la impresión capa por capa, con una mayor resolución vertical y menor consumo de resina. Consigue hacer impresiones con diversas geometrías.


Consiguieron usar una impresora DPL comercial a una velocidad de 400 mm/h, que es considerada una velocidad muy alta. Para esto redujeron la adherencia con el uso de un hidrogel verde muy suave y muy grueso, que funciona como interfaz de la separación contra la pieza curada, que permite una producción estable y continua, perfecta para la producción en gran escala. Los científicos alcanzaron la mitad de la velocidad récord con ese equipo, pero el objetivo de los científicos no era alcanzar un tiempo récord para la impresión, sino una mayor velocidad con los otros atributos bien equilibrados, como el costo, solidez y productividad.


Con este método, puede permitir que la impresión 3D pueda dejar de ser casi exclusiva a la producción de prototipos y sea usado en la producción final, ya que en el mercado tiene solo 7% en comparación con el moldeado líquido tradicional.







Referencia:

Wu, J., Guo, J., Linghu, C. et al. Rapid digital light 3D printing enabled by a soft and deformable hydrogel separation interface. Nature Communications 12, 6070 (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26386-6

Redaccion: Dennis Luis Gonzales Ordoñez - UNILA

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martes, 15 de diciembre de 2020

Control de bordes en materiales 2D

diciembre 15, 2020

 


  

Resumen: Investigadores vuelven posible controlar los bordes de materiales bidimensionales a través de un producto químico “mágico” en la forma de peróxido de hidrógeno. Con eso es posibles obtener avances en las áreas de tecnologías y nanociencia.



Materiales ultra finos como e grafeno prometen una revolución en la nanociencia y tecnología. Investigadores de Chalmers University of Technology, en Suecia, publicaron un estudio en Nature Communications en el cual muestran un método para controlar los bordes de materiales bidimensionales.

“Nuestro método vuelve posible controlar los bordes, átomo por átomo, de una forma fácil y escalonable, usando a penas calentamiento con productos químicos ecológicos, como el peróxido de hidrógeno”, dice Battulga Munkhbat, un investigador de postdoctorado en el Departamento de Física de Chalmers University of Technology y primer autor del artículo.

Un material tan fino como una única capa atómica es conocido como material bidimensional o 2D. El ejemplo más conocido es el grafeno. Desarrollados futuros dentro del campo bidimensional pueden beneficiarse del estudio de una característica particular inherente en tales materiales, sus bordes. Controlar los bordes es un problema desafiante, porque ellas son más importantes para caracterizar sus propiedades. Como pueden existir diferencias en las propiedades físicas, se puede esperar que las propiedades químicas de los bordes también sean diferentes.

Investigadores descubrieron un producto químico “mágico” en la forma de peróxido de hidrógeno común. La “mágica” química opera de una manera llamada autolimitante, eliminando material indeseado, átomo por átomo, y finalmente resultante en bordes automáticamente nítidos.

El nuevo método, que incluye una combinación de métodos litográficos padrón de arriba para abajo con un nuevo proceso que elimina químicamente capas de la superficie por medios húmedo anisótropo, vuelve posible crear bordes perfectos en materiales bidimensionales.

Esos y otros materiales relacionado atraen la atención significativa de la investigación, pues permiten avances cruciales en la nanociencia y tecnología, con aplicaciones potenciales que van desde la electrónica cuántica a nuevos tipos de nanodispositivos. Esas esperanzas son notadas en el Graphene Flagship, la mayor iniciativa de investigación de Europa, coordinada por Chalmers University of Technology.

Para convertir la nueva tecnología disponible para laboratorios de investigación y empresas de alta tecnología, los investigadores fundaron una empresa startup que ofrece materiales TMD (dicalcogenuros de metales de transición) atómicamente nítidos de alta calidad. Los investigadores también planean desarrollar aplicaciones para esos metamateriales atómicamente nítidos.





Referencia:

Battulga Munkhbat et al, Transition metal dichalcogenide metamaterials with atomic precision, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-18428-2


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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miércoles, 9 de diciembre de 2020

Capas 2D de platino usadas como sensor químico

diciembre 09, 2020


 

 

 

Resumen: Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, descubrieron la posibilidad de preparar capas 2D de platino con un átomo de grosor para ser usado como sensor químico por el método de deposición física de vapor.



Un esquema de átomos de platino depositado en la superficie del carbono, que es un material aislante 2-D semejante al grafeno desarrollado epitaxialmente en carburo de silicio, que permite el crecimiento bidimensional del platino. El objetivo de la investigación es el desarrollo de materiales 2-D además del grafeno.

“En pocas palabras, conseguimos hacer una capa de metal con apenas un átomo de grosor, una especia de nuevo material. Descubrimos que este metal atómicamente fino es muy sensible al ambiente químico. Su resistencia eléctrica cambia significativamente cuando interactúa con gases, “explica Kyung Ho Kim, posdoctor en el Laboratorio de Física de Dispositivos Cuánticos del Departamento de Microtecnología y Nanociencia de Chalmers y principal autor del artículo.

“La fina capa atómica de platino puede ser usado para la detección eléctrica ultra sensible y rápida de productos químico. Estudiamos el caso del platino, pero otros metales como el paladio producen resultados semejantes”, dice Samuel Lara Avila, profesor asociado del Laboratorio de Física Quantum Device y uno de los autores del artículo.

Con eso, los investigadores consiguieron detectar gases tóxicos en el nivel de parte por millón. Eso fue demostrado con la detección de benceno, un compuesto que es cancerígeno aun en concentraciones muy pequeñas y para el cual no existe ningún aparato de detección de bajo costo. Usar metales atómicamente finos puede llevarnos a futuras aplicaciones de verificación de la calidad del aire.

Sin embargo, aumentar la sensibilidad de los sensores de gas de estado sólido incorporando materiales nanoestructurados como el elemento de detección activo puede ser complicado por efectos en las interfaces, que puede limitar la lectura del sensor.

Este trabajo relata la preparación de capas de platino en grosor de un átomo, por deposición física a vapor sobre la capa de carbono cero (también conocida como capa tampón) crecida epitaxialmente en carburo de silicio. Con una capa fina de Pt de 3-4 Å, a conductividad eléctrica del metal es fuertemente modulada al interactuar con analitos químicos.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista científica Advanced Material Interfaces.






Referencia:

Joshua Worth. Single-atom-thin platinum makes a great chemical sensor. Chalmers University of Technology. Phys.org, setiembre de 2020; DOI: 10.1002/admi.201902104


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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martes, 1 de diciembre de 2020

Nanoestructura de ojo de mariposa inspirada en mecanismos de la naturaleza

diciembre 01, 2020

 

   

  

Resumen: Nanoestructuras son desarrolladas con design inspirado en la naturaleza. Láminas inspiradas en ojos de mariposa funcionan como antirreflejo y pueden tener aplicaciones en monitores de pantalla plana y también en paneles solares.



Muchos problemas son resueltos basándose en los mecanismos de la naturaleza. Fue desarrollado un recubrimiento antirreflejo que fue inspirado en las bioestructuras peculiares encontradas en los ojos de mariposas.

Las mariposas evolucionaron para desarrollas ojos no reflejantes. Sus ojos tienen una estructura nanométrica que vuelve la superficie del ojo graduada. Eso hace con que la mayor parte de la luz incidente se curvee en la superficie y, por tanto, sea transmitida a través del ojo en vez de ser reflejada por este. Esta estructura en nanoescala es tan eficaz que investigadores intentaron imitarlo usando otros materiales para crear recubrimientos antirreflejos con varios grados.

Sin embargo, a pesar de los avances recientes en la nanociencia que permiten la adopción de esa idea para diversas aplicaciones, aún existen varias barreras a ser superadas en términos de escala y costo. Para resolver esos problemas, científicos de la Universidad de Ciencia de Tokio y de la Geomatec Co., Ltd., en Japón, han trabajado en una nueva estrategia para producir nanoestructuras de ojo de mariposa y láminas transparentes.

A pesar de que este equipo ya estaba creando moldes de ojo de mariposa hechos de carbono vítreo grabado con un rayo de iones de oxígeno, ese abordaje no era escalable. “La producción de sustratos de carbono vítreo requiere el uso de tecnología de pulvimetalurgia, que es difícil de usar para producir moldes con una grande área”, explica el profesor Jun Taniguchi de la Universidad de Ciencia de Tokio, “Para superar esa limitación, intentamos usar apenas una capa fina de carbono vítreo depositado sobre un gran sustrato de vidrio regular.”

Para convertir esta nueva estrategia viable, el equipo optó por usar un sistema de plasma acoplado inductivamente (ICP). Esa tecnología produce una faja de irradiación de rayo de iones más amplia, que es más adecuada para trabajar en estructuras de grandes áreas.

Las propiedades ópticas de estas láminas fueron notables: su reflectancia para la luz en la faja visible era de apenas 0.4%, 10 veces menor de que la de una lámina semejante sin la nanoestructura de ojo de mariposa. Además, la transmisión de la luz a través del material también fue aumentada.

El Sr. Hiroyuki Sugawara, director técnico de la Geomatec, destaca las muchas aplicaciones posibles de estas láminas. “Podríamos usar esas láminas para mejorar la visibilidad en monitores de pantalla plana, señales digitales y las placas de acrílico transparente usadas en todos los lugares desde el inicio de la pandemia de COVID-19. Además de eso, el recubrimiento antireflejante también puede ser una forma eficiente de mejorar el desempeño de los paneles solares.”

Este estudio muestra como expandir el uso de estructuras inspiradas en la naturaleza. Esos avances también pueden ayudar a preservar la naturaleza para que podamos continuar obteniendo ideas útiles de otras especies.





Referencia:

Tomoya Yano et al, Moth-eye structured mold using sputtered glassy carbon layer for large-scale applications, Micro and Nano Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.mne.2020.100077


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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lunes, 16 de noviembre de 2020

Procesos electroquímicos pueden ser útiles en la pandemia

noviembre 16, 2020

 

 

  

  

Resumen: Un nuevo tipo de mascarilla protectora es desarrollada. Esta extrae y concentra el oxígeno del aire usando procesos electroquímicos. Así pueden ser evitados considerables efectos colaterales de la deficiencia de oxígeno, al mismo tiempo en que previene la propagación del virus.



Todos nosotros ya nos familiarizamos con las mascarillas faciales para prevenir enfermedades o, en caso de una persona ya infectada, prevenir la propagación del patógenos. Las mascarillas básicamente filtran el aire que entra y sale de los pulmones, reteniendo el virus y otras partículas en su malla. Con la crisis del COVID-19, muchos se familiarizaron con las mascarillas N95, que filtran el 95% o más de las pequeñas partículas del aire, incluyendo el virus.

Sin embargo, la mascarilla también vuelve más difícil la respiración. Se estima que las mascarillas N95 reducen la ingestión de oxígeno entre 5-20%. Para una persona saludable puede causar hasta mareos y desmayos. Y si fuera usada una mascarilla mucho tiempo, esta puede dañificar los pulmones. Para un paciente con dificultad respiratoria, puede ser fatal.

El equipo del Laboratorio Prinz tenía el objetivo de desarrollar un dispositivo portátil que use procesos electroquímicos para enriquecer el oxígeno del aire del ambiente.

Esos investigadores están trabajando en algunas maneras de hacer eso. El primer paso forma parte de un proceso clásico conocido como separación del agua (splitting water). Si recoges agua y pasas una corriente eléctrica por esta, los electrones adicionales harán con que el agua se divida en hidrógeno puro y oxígeno puro. El hidrógeno puede ser usado como combustible y el oxígeno va para la mascarilla para ser respirado.

El dispositivo que fue creado genera oxígeno puro y limpio usando ese proceso electroquímico para complementar la pérdida de oxígeno debido al uso de mascarillas. Los investigadores creen que esto puedo proteger el sistema respiratorio de usuarios de mascarillas por un periodo largo, principalmente profesionales de salud y pacientes.

Ese dispositivo es dirigido a cualquier persona que necesite usar una mascarilla mucho tiempo, como los primeros en responder ante una emergencia, médicos, enfermeros y hasta pacientes que no quieren infectar otras personas. En corto plazo, se espera conseguir eso para los profesionales de la salid lo más rápido posible. Un grupo de investigación está trabajando con Alison Okamura y su pósdoctorando Ming Luo para que el dispositivo sea una mascarilla con tecnología de ingeniería y design de quien tiene experiencia de uso.





Referencia:

Andrew Myers. COVID-19 prompts a team of engineers to rethink the humble face mask. Stanford Engineering, abril de 2020.


Redaccion: Nathielle Harka - UNILA 

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