Nihonio, moscovio, téneso y oganesón, confirmados como nuevos elementos de la tabla periódica

El pasado mes de junio los equipos de químicos que habían descubierto los elementos 113, 115, 117 y 118 de la tabla periódica solicitaron a la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) que se denominaran –en inglés– nihonium, moscovium, tennessine y oganesson.

Tras el plazo de cinco meses establecido para las alegaciones, este 28 de noviembre la IUPAC ha aprobado oficialmente los nombres de estos cuatro elementos y sus correspondientes abreviaturas de dos letras: Nh, Mc, Ts y Og. En español serían nihonio, moscovio, téneso y oganesón.

Para la elección de estos nombres, y siguiendo la tradición de elegir términos geográficos o referidos a científicos, se ha optado por denominar tres elementos en honor a Japón, Moscú y Tennessee, y un cuarto en homenaje a un investigador ruso.

La palabra nihonio, descubierto por investigadores japoneses del RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science, significa "la tierra del sol naciente". Se trata del primer elemento químico hallado y bautizado desde Asia. Este equipo, dirigido por el profesor Kosuke Morita, confía en que el hallazgo también sirva para recuperar la esperanza tras el desastre nuclear de Fukushima.

Los elementos 113, 115, 117 y 118 se llamaron provisionalmente ununtrium, ununpentium, ununseptium y ununoctium, pero ya tienen nombre oficial: nihonio, moscovio, téneso y oganesón. (Foto: IUPAC)

Por su parte, el moscovio y el téneso son propuestas conjuntas de sus descubridores en el Instituto para la Investigación Nuclear en Dubna (Rusia) y diversos centros de EE UU: el Laboratorio Nacional Oak Ridge, la Universidad Vanderbilt en Tennessee y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California.

Finalmente, la denominación del elemento oganesón subraya la labor del físico ruso Yuri Oganessian (nacido en 1933). Entre sus muchos logros, destacan el descubrimiento de elementos superpesados y sus evidencias experimentales de la denominada ‘isla de estabilidad’. (Fuente: SINC)

Sustancias capaces de aumentar la memoria en el cerebro

Unos químicos han diseñado un grupo de moléculas que promueven cambios anatómicos microscópicos en las neuronas asociadas con la formación y la retención de recuerdos. Estos candidatos a fármacos también previenen el deterioro de las mismas estructuras neuronales en presencia de la beta-amiloide, un fragmento de proteína que se acumula en los cerebros de las personas con el Mal de Alzheimer.

El estudio examinó el efecto de los citados candidatos a fármaco sobre la densidad de las diminutas estructuras en forma de púas llamadas espinas dendríticas, las cuales reciben las señales que entran en las neuronas.

Los problemas con el aprendizaje y la memoria que se dan en muchos trastornos neurodegenerativos y de neurodesarrollo, como el Mal de Alzheimer y ciertas formas de autismo y retraso mental, implican una pérdida de las espinas dendríticas o una regulación incorrecta de las mismas.

Estos compuestos desarrollados podrían ofrecer la posibilidad de compensar o preservar la comunicación neuronal en las personas que sufren de problemas de memoria.

En los experimentos con ratones, cuando los investigadores trataron con sus nuevos compuestos a neuronas de una parte del cerebro esencial para formar o rememorar recuerdos, observaron que se producía un incremento significativo en la densidad de las espinas dendríticas. Estos nuevos compuestos también impidieron la pérdida de estas espinas, lo cual sucede en presencia de la beta-amiloide, la sustancia que forma placas amiloides en los cerebros de las personas con el Mal de Alzheimer.

Las diminutas estructuras en forma de espina a lo largo de las ramas de esta neurona son espinas dendríticas, que forman el extremo receptor de las sinapsis. El tratamiento con un novedoso compuesto indujo a la célula a hacer brotar entre un 20 y un 25 por ciento más de espinas que una neurona normal sin tratar. (Foto: Jessica Cifelli)

Al probar diversas dosis de las sustancias, el equipo constató que cuanto mayor es la concentración del candidato a fármaco, mayor es la densidad de las espinas. El efecto es también reversible: una vez los compuestos fueron retirados, las espinas retrocedieron en un plazo de 24 horas.

Científicos de la UNAM crean plásticos biodegradables a partir de una bacteria

Azotobacter es una bacteria presente en el suelo; además de ser inocua tiene la propiedad de producir un polímero denominado polihidroxibutirato (PHB), 100 por ciento biodegradable y biocompatible. Además, puede sustituir a los plásticos convencionales derivados del petróleo, como los que se usan actualmente en las bolsas del supermercado o en los envases, o tener aplicaciones médicas: en la fabricación de válvulas cardiacas o soportes para el crecimiento de tejidos.

En el Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM se ha estudiado a fondo la genética de ese microorganismo; el conocimiento generado se ha usado para obtener cepas genéticamente modificadas, capaces de producir más plástico, y se han diseñado los procesos de cultivo adecuados.

Ambos, las cepas y los procesos, están en trámite de patente ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Intelectual, refirieron Carlos Felipe Peña y Daniel Segura, investigadores de la entidad universitaria y quienes encabezan el proyecto, junto con Guadalupe Espín, de ese mismo instituto.
Azotobacter: versatilidad bacteriana.

La bacteria que ocupa a los universitarios no es patógena y la lista de sus aplicaciones es larga, como la agricultura, pues tiene otra propiedad interesante que es la de producir amonio a partir de aire, es decir, un fertilizante para el crecimiento de plantas.

Nosotros, explicó Peña, “nos hemos enfocado en la capacidad que tiene de sintetizar polímeros”. Por su versatilidad, Azotobacter no sólo produce PHB, que es un polímero intracelular, sino además sintetiza un polímero extracelular, el alginato, con enorme potencial de aplicación en el área de alimentos, y que además puede ser utilizado en la industria farmacéutica.

Esos microorganismos pueden asimilar una gran variedad de sustratos. “No son quisquillosos, les gusta comer varias cosas; tampoco tienen necesidades de oxígeno o aireación muy altas, lo que facilita su cultivo”, acotó Peña.

Tiene un genoma promedio, el típico de una bacteria, es decir, poco más de cuatro millones de pares de bases. “Participamos en la secuenciación hace ya algunos años; se conocen muchos detalles, necesarios para hacer las modificaciones y proponer estrategias de cultivo”, abundó Segura.

De ese modo, se hicieron tres modificaciones importantes para obtener la cepa: se eliminaron genes que participaban en el sistema de control de la bacteria (porque “no engorda a lo loco”) y que funcionaban como “frenos” de la producción para favorecer la acumulación del polímero.

Así, esta cepa de Azotobacter tiene una producción de 85 por ciento de PHB y eso significa que por cada gramo de bacterias, 0.85 gramos es de polímero. “Es como si en una persona de 100 kilogramos, 85 fueran de grasa”, ejemplificó Peña.

También, se ha modificado a la bacteria no sólo para que tenga mayor producción, sino para que los plásticos posean propiedades diferentes. “El polímero que se sintetiza y los plásticos que de ahí se obtienen son algo quebradizos, entonces hemos diseñado cepas que por ingeniería genética originan unos más flexibles. Otros grupos académicos o las industrias que ya los generan no los obtienen con la calidad de los nuestros”.

Las cadenas de polímero que sintetiza la bacteria son hebras, lineales, muy largas, cuyo tamaño se puede manipular con las condiciones de cultivo que se establecen, y eso es bueno en cuanto a sus propiedades, expuso.

Por ser microorganismos estables se ha facilitado el desarrollo de un bioproceso que sea como un traje a la medida para este tipo específico de cepas, “así podemos alcanzar una producción alta sin utilizar muchos recursos”, sostuvo Peña.

El polímero que se extrae de las bacterias es como un polvo que se puede moldear; por ejemplo, como membranas con diferentes espesores, con características de rugosidad distintas y totalmente biodegradables.

Aunque depende de las condiciones en que se coloquen los materiales, ya existen resultados de botellas que en alrededor de un año desaparecen por completo como parte de una composta o en el fondo de un lago. “Los microorganismos, hongos y bacterias que se comen este material son muy abundantes”. Otra ventaja es que no se genera ningún compuesto tóxico durante su degradación.

En cuanto a las condiciones ideales para su crecimiento (que ya han sido identificadas), Peña explicó que hay una gran gama de posibilidades: en términos de su alimentación, respiración o la temperatura y pH óptimos para su desarrollo.

La bacteria se alimenta muy bien de azúcares, principalmente sacarosa, glucosa y fructosa. En el IBt se utiliza la melaza de caña, que es más barata y contiene mucha azúcar. “En el desarrollo de bioprocesos hay que investigar cómo darle de comer, qué tipo y cantidad de azúcares le gustan y el tiempo óptimo para lograr que crezca feliz y que engorde al máximo”.

Las bacterias diseñadas para producir más plástico han sido trasladadas desde cajas de Petri a sistemas de cultivo celular: matraces y reactores de tipo tanque agitado. En esos recipientes se observó cómo crecen, cómo se comportan, cómo producen el bioplástico y cuáles sustratos son los más adecuados para promover el crecimiento. Posteriormente, se establecieron estrategias para escalar el proceso a volúmenes que pueden ser, ya no de litros, sino de decenas o cientos de litros.

“Arrancamos con tres gramos por litro, una cantidad pequeña. Actualmente generamos cerca de 40 gramos de bioplástico por litro de cultivo, cerca de 50 gramos de biomasa (células) por litro, que no es poca cosa en el campo del cultivo celular”, precisó Peña.

Los mayores rendimientos se alcanzan en 50 o 60 horas. “Podemos hacer que crezca muy rápido o lento”. Otra ventaja más de la cepa es que, desde la primera vez que se duplica, todo el tiempo produce PHB.

Por último, en la parte de aplicación médica los científicos destacaron las pruebas con osteoblastos (células del hueso), y las células del riñón, en colaboración con la Facultad de Farmacia de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos. “Las células se acoplan perfectamente, dadas las características biológicas y fisicoquímicas de este tipo de membranas, y les encanta crecer ahí. Funcionan perfectamente”.
Se realizan más pruebas con estos materiales, pero sin duda las posibilidades que se observan hacia adelante son varias, sobre todo para el área médica, concluyeron. 

Descontaminar agua de modo más rápido y seguro

Se ha inventado una nueva forma eficiente, desde el punto de vista energético y económico, de eliminar contaminantes del agua, la cual es capaz de extraer varios a un tiempo, y que minimiza los riesgos para la salud pública y el medioambiente. El avance podría ser un nuevo e importante paso hacia el objetivo de satisfacer las necesidades mundiales de agua para uso doméstico, agua para regar campos agrícolas y agua para uso recreativo.

Los métodos actuales para descontaminar agua precisan de múltiples pasos e implican el uso de sustancias químicas que reaccionan con el calor, la luz solar o la electricidad. Ya se demostró con anterioridad que es posible limpiar el agua contaminada valiéndose de las actividades enzimáticas naturales de bacterias y hongos, los cuales descomponen los agentes contaminantes en sus compuestos químicos inofensivos. Pero ese método tiene riesgos, ya que conlleva liberar organismos peligrosos en el agua.

La nueva técnica, desarrollada por el equipo de Shaily Mahendra, Leonard Rome, Meng Wang, Danny Abad y Valerie Kickhoefer, del Instituto de Nanosistemas de California (CNSI), dependiente de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), Estados Unidos, ha comprobado que unos “contenedores” de tamaño nanométrico que contienen las enzimas son efectivos a la hora de limpiar el agua contaminada, al menos en los experimentos realizados hasta ahora.

La nueva técnica es una variante no peligrosa de las técnicas basadas en microorganismos.

Los investigadores colocaron las enzimas idóneas dentro de esos contenedores nanométricos y después los introdujeron en agua contaminada.

Las citadas nanopartículas están hechas de proteínas y están presentes en las células de casi todos los organismos vivos. Cada célula humana contiene miles de tales contenedores que contienen a su vez otras proteínas. 

Los contenedores nanométricos protegen las enzimas, manteniéndolas intactas y con toda su potencia cuando son situadas en el agua contaminada.

Los científicos probaron el método usando una enzima llamada manganeso peroxidasa. Hallaron que a lo largo de un período de 24 horas, los nanocontenedores cargados eliminaron tres veces más fenol del agua que lo que hacía la enzima cuando era introducida en ella sin utilizarlos.

Descubrieron asimismo que dado que la manganeso peroxidasa permanecía estable dentro de los nanocontenedores, aún podía eliminar al fenol del agua después de 48 horas.

El peróxido de manganeso libre quedaba completamente inactivo después de 7 horas y media.

La nueva técnica se podría adaptar en unos pocos años para su uso a gran escala en lagos y ríos contaminados, y se podrían añadir nanocontenedores con carga a las unidades de filtrado por membranas, e incorporarlas fácilmente en sistemas de depuración de agua ya existentes. Los nanocontenedores que contuvieran varias enzimas biodegradantes diferentes podrían potencialmente eliminar diversos compuestos contaminantes a un tiempo en una misma masa de agua.