Científicos del Trinity College Dublin y el Royal College of Surgeons de Irlanda han desarrollado tintes fluorescentes innovadores que cambian de color para visualizar diferentes entornos biológicos utilizando un solo tinte. Estos tintes, capaces de «encenderse» y «apagarse» dependiendo de su ubicación dentro de las estructuras celulares, permiten obtener imágenes de procesos celulares en tiempo real y con alto contraste. Este avance, publicado en la revista Chem, allana el camino para el progreso en los campos de la biodetección, la obtención de imágenes de administración de fármacos y el estudio de la dinámica celular. La investigación se beneficia de la colaboración internacional y de una importante financiación de organizaciones de investigación irlandesas, lo que promete una amplia gama de aplicaciones en biología y medicina. Crédito: SciTechDaily.com
Investigadores del Trinity College Dublin, en colaboración con el Royal College of Surgeons de Irlanda (RCSI), han desarrollado tintes fluorescentes especiales que cambian de color que, por primera vez, pueden utilizarse para visualizar simultáneamente múltiples entornos biológicos distintos utilizando un solo singular. teñir.
Cuando estos tintes se encapsulan en contenedores de entrega, como los utilizados en tecnologías como COVID-19 En las vacunas, se “iluminan” y emiten luz mediante un proceso llamado emisión inducida por agregación (AIE). Poco después de su introducción en las células, su luz «se apaga» antes de «volverse a encender» una vez que las células transportan los tintes en gotitas de lípidos celulares.
Técnicas de imagen avanzadas
Debido a que la luz que proviene del interior de las células es de un color diferente y se produce en una ventana de tiempo diferente a la luz que proviene del mismo tinte dentro de los vasos sanguíneos, los investigadores pueden utilizar una técnica llamada «Imagen de vida útil de fluorescencia» (FLIM) para distinguir entre los dos entornos en condiciones reales. tiempo.
El trabajo fue publicado recientemente en la principal revista internacional, Químico. El primer autor, el Dr. Adam Henwood, investigador principal de la Facultad de Química y del Trinity Biomedical Sciences Institute (TBSI), trabajó en este diseño con la estudiante de doctorado Connie Sigurvinsson.
El Dr. Henwood explicó: “La bioimagen se basa en tintes ‘encendidos/apagados’ en los que los tintes sólo emiten luz bajo un conjunto de condiciones, pero por lo demás se apagan. Esto es extremadamente útil, pero significa que solo puedes mirar un lugar a la vez bajo el microscopio. Lo interesante de este trabajo es que nuestros tintes alcanzan un punto óptimo que les otorga propiedades distintivas de encendido/apagado/encendido y, lo que es más importante, podemos observar y diferenciar entre estos diferentes estados «encendidos».
“Así que ambos vemos más y mejor que antes. Para hacer esto, cronometramos el tiempo que tarda la luz de nuestras muestras en llegar al microscopio: la luz de los contenedores de entrega tarda un poco más que la luz del interior de las células. Al recopilar suficientes señales de luz, podemos utilizar esta información para crear rápidamente imágenes 3D precisas de los dos entornos de tinte diferentes. Las diferencias temporales son pequeñas (unas pocas milmillonésimas de segundo en ambos casos), pero nuestro método es lo suficientemente sensible como para capturarlas.
Esta cualidad única significa que los tintes podrían tener una amplia gama de aplicaciones y, por ejemplo, tener el potencial de revolucionar los enfoques de biodetección e imágenes.
Cambios en la luminiscencia del mismo tinte, pasando del disolvente orgánico puro, izquierda, al agua, derecha. Crédito: Dr. Adam Henwood, Trinity College Dublin
Debido a que estos tintes pueden ayudar a los científicos a mapear estructuras complejas dentro de las células vivas con un contraste y especificidad tan altos, podrían ayudar a comprender cómo las células absorben y metabolizan los medicamentos o permitir a los científicos diseñar y realizar una serie de nuevos experimentos para comprender mejor. el complejo funcionamiento interno de las células y su muy importante maquinaria bioquímica.
En el artículo publicado en la revista, los científicos se centraron en el uso de tintes para obtener imágenes de gotitas de lípidos (grasa) celulares, que son un ejemplo de «orgánulos» importantes que forman las células vivas de la mayoría de los organismos complejos (como nosotros los humanos).
Ahora se cree que las gotitas de lípidos, que alguna vez se consideraron simples «depósitos de grasa», desempeñan un papel importante en la regulación del metabolismo celular, coordinando la absorción, distribución, almacenamiento y utilización de los lípidos dentro de las células. Debido a esta creciente comprensión de su importancia y al hecho de que los cambios repentinos en su actividad a menudo indican estrés celular, proporcionan un escenario de prueba útil para los tintes. Una posible vía para futuras investigaciones es ver si el equipo puede apuntar a otros orgánulos celulares importantes con sus tintes.
Thorfinnur Gunnlaugsson, profesor de química en la Trinity School of Chemistry y con base en TBSI, es el autor principal del artículo. Dijo:
“Poder monitorear la función celular o el flujo de moléculas o candidatos a fármacos dentro de las células mediante la observación de diferentes colores de emisión de fluorescencia es extremadamente atractivo. El gran avance aquí es que podemos resolver y utilizar la diferencia en sus tiempos de vida de fluorescencia para identificar estas mismas sondas en diferentes entornos celulares de forma rápida y precisa, permitiéndonos literalmente mapear su colorido «viaje en el tiempo» dentro de las células.
“Sin embargo, lo más interesante es que este fenómeno no se aplica a las imágenes celulares. Estos resultados abren nuevas posibilidades en todo, desde el estudio de la biología química, como hemos mostrado aquí, hasta muchas otras aplicaciones médicas e incluso en la generación de nuevos materiales funcionales para su uso más allá de la biología. En principio, cualquier material molecular o nanomaterial que requiera un movimiento molecular controlado puede mapearse y refinarse utilizando nuestro nuevo método.
Aplicaciones potenciales y direcciones futuras.
Y aquí es precisamente donde los autores pretenden lanzar una amplia red. Visualizan muchas posibilidades nuevas para estos tintes, y señalan que su excepcional sensibilidad es de interés para desarrollar sensores para detectar contaminantes ambientales peligrosos o para utilizar sus propiedades luminosas y de emisión de luz para impulsar transformaciones químicas análogas a las de la naturaleza. fotosíntesis.
La investigación tiene una dimensión tanto internacional (están representados ocho países) como irlandesa, y los principales organismos de financiación de este último, el Consejo Irlandés de Investigación (IRC) y la Fundación Científica de Irlanda, desempeñan ambos un papel clave de apoyo financiero. El más notable es el Centro de Investigación Farmacéutica de SFI, SSPC, que financió principalmente el trabajo, junto con contribuciones del Centro SFI AMBER y el Centro EPSRC-SFI con sede en AMBER para el programa de formación doctoral.
El profesor Damien Thompson, catedrático de Física de la Universidad de Limerick y director del SSPC, dijo: “Como centro seguimos avanzando y creando nuevos conocimientos en la interfaz de los materiales y la biología. Este trabajo colaborativo entre dos de nuestros investigadores principales en Trinity y RCSI destaca el poder de la ciencia básica para impulsar la innovación en medicina. Cuanto más de cerca observemos la interfaz molécula-célula y, lo que es más importante, cuanto mejor podamos ver, en tiempo real, cómo las moléculas se difunden de un lugar a otro dentro de las nanomáquinas celulares, más nos acercaremos a la realización del sueño de comprensión de Richard Feynman. todo lo que hacen los seres vivos gracias a los movimientos y sacudidas de los átomos.
“Pero sólo recientemente los investigadores han tenido suficientes recursos experimentales y computacionales para rastrear estos movimientos y vibraciones en entornos biológicos complejos. Este nuevo e interesante trabajo demuestra imágenes más específicas y de alto contraste de la dinámica subcelular, lo que a su vez permitirá a los investigadores desarrollar formulaciones de fármacos más eficaces con efectos secundarios reducidos.
El profesor Donal O’Shea, que supervisó la investigación, es un experto en imágenes celulares que trabaja en el Departamento de Química y en el RCSI Super-Resolution Imaging Consortium (financiado por Science Foundation Ireland, SFI). Añadió: “Nuestro uso de FLIM para rastrear las interacciones dinámicas de AIE con células vivas es un enfoque que puede tener una amplia aplicabilidad para otros sistemas de fluoróforos, permitiendo adquirir información que antes estaba oculta. »
Referencia: “Imágenes de fluorescencia resueltas en el tiempo con nanopartículas AIE que cambian de color y “encendido/apagado”” por Adam F. Henwood, Niamh Curtin, Sandra Estalayo-Adrián, Aramballi J. Savyasachi, Tómas A. Gudmundsson, June I. Lovitt, L. Constance Sigurvinsson, Hannah L. Dalton, Chris S. Hawes, Denis Jacquemin, Donal F. O’Shea y Thorfinnur Gunnlaugsson, 1 de diciembre de 2023. Química. DOI: 10.1016/j.chempr.2023.10.001
El estudio fue financiado por el Consejo Irlandés de Investigación y la Fundación Científica de Irlanda.
Los investigadores han descubierto una rara partícula de polvo en un meteorito, formada por una estrella distinta de nuestro sol. Utilizando tomografía avanzada con sonda atómica, analizaron la proporción única de isótopos de magnesio de la partícula, revelando su origen a partir de un tipo recientemente identificado de supernova que quema hidrógeno. Este avance proporciona una mejor comprensión de los eventos cósmicos y la formación de estrellas. Crédito: SciTechDaily.com
Los científicos han descubierto una partícula de meteorito con una proporción de isótopos de magnesio sin precedentes, lo que apunta a su origen en una supernova que quema hidrógeno.
La investigación ha descubierto una rara partícula de polvo atrapada en un antiguo meteorito extraterrestre formado por una estrella distinta a nuestro sol.
El descubrimiento fue realizado por la autora principal, la Dra. Nicole Nevill y sus colegas durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Curtin, quienes actualmente trabajan en el Instituto de Ciencias Lunares y Planetarias en colaboración con NASAen el Centro Espacial Johnson.
Meteoritos y granos presolares
Los meteoritos están formados principalmente por materiales formados en nuestro sistema solar y también pueden contener pequeñas partículas de estrellas nacidas mucho antes que nuestro sol.
Las pistas de que estas partículas, llamadas granos presolares, son reliquias de otras estrellas, se descubren analizando los diferentes tipos de elementos que contienen.
Técnicas analíticas innovadoras
El Dr. Nevill utilizó una técnica llamada átomo Sonda tomográfica para analizar la partícula y reconstruir la química a escala atómica, accediendo a la información escondida en su interior.
«Estas partículas son como cápsulas del tiempo celestes y proporcionan una instantánea de la vida de su estrella madre», dijo el Dr. Nevill.
“Los materiales creados en nuestro sistema solar tienen proporciones de isótopos predecibles: variantes de elementos con diferente número de neutrones. La partícula que analizamos tiene una proporción de isótopos de magnesio distinta de cualquier otra cosa en nuestro sistema solar.
“Los resultados fueron literalmente fuera de este mundo. La proporción de isótopos de magnesio más extrema, de estudios anteriores de granos presolares, fue de alrededor de 1.200. El grano en nuestro estudio tiene un valor de 3.025, que es el valor más alto jamás descubierto.
«Esta proporción de isótopos excepcionalmente alta sólo puede explicarse por la formación de un tipo de estrella recientemente descubierta: una supernova que quema hidrógeno».
Avances en astrofísica
El coautor, el Dr. David Saxey, del Centro John de Laeter en Curtin, dijo que la investigación innova la forma en que entendemos el universo, ampliando los límites de las técnicas analíticas y los modelos astrofísicos.
«La sonda atómica nos proporcionó un gran nivel de detalle al que no habíamos podido acceder en estudios anteriores», afirmó el Dr. Saxey.
“La supernova que quema hidrógeno es un tipo de estrella que se descubrió recientemente, casi al mismo tiempo que estábamos analizando la pequeña partícula de polvo. El uso de la sonda atómica en este estudio proporciona un nuevo nivel de detalle que nos ayuda a comprender cómo se formaron estas estrellas.
Vinculando los resultados de laboratorio con los fenómenos cósmicos
El coautor, el profesor Phil Bland de la Escuela de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Curtin, dijo que los nuevos descubrimientos del estudio de partículas raras en meteoritos nos permiten comprender mejor los eventos cósmicos más allá de nuestro sistema solar.
«Es simplemente asombroso poder relacionar mediciones a escala atómica en el laboratorio con un tipo de estrella recientemente descubierta».
La investigación titulada “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Polvo estelar rico en magnesio procedente de una supernova que quema hidrógeno » fue publicado en el Revista de astrofísica.
Referencia: “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Mg-rich Stardust from an H-burning Supernova” por ND Nevill, PA Bland, DW Saxey, WDA Rickard, P. Guagliardo, NE Timms, LV Forman, L. Daly y SM Reddy, 28 de marzo de 2024, La revista de astrofísica. DOI: 10.3847/1538-4357/ad2996
El 5 de julio de 2023, el lanzador Ariane 5 realizó su último vuelo, poniendo así fin a los 27 años de carrera del que fue el primer cohete pesado de Europa. Casi diez meses después, Arianespace vuelve a la plataforma de lanzamiento con su nuevo caballo de batalla avanzado para el transporte pesado: el Ariane 6.
Por primera vez, el núcleo central y los propulsores del Ariane 6 fueron entregados a la plataforma de lanzamiento ELA-4 en Kourou, Guayana Francesa, marcando oficialmente el inicio de la campaña de lanzamiento inaugural.
El miércoles 24 de abril, el núcleo central del cohete, compuesto por el propulsor principal y la etapa superior, fue transportado 800 metros desde el edificio de montaje del lanzador hasta la plataforma ELA-4, donde fue instalado sobre la mesa de lanzamiento mediante una grúa. y con la asistencia de vehículos de guiado automático (AGV).
Durante los dos días siguientes, Arianespace trabajó para entregar los dos propulsores de cohetes de estado sólido P120C del vehículo a la plataforma y luego montarlos en la mesa de lanzamiento a cada lado del núcleo central. Esta es la configuración del Ariane 62 que realizará la primera misión del vehículo.
El primer cohete propulsor sólido Ariane 6 se transporta al sitio de lanzamiento ELA-4 para su integración. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)
Al igual que su predecesor, el Ariane 6 tiene un diseño de dos etapas, propulsado por motores que queman hidrógeno líquido y oxígeno líquido. La primera etapa está equipada con un motor Vulcain 2.1, una versión mejorada del motor Vulcain 2 que volaba en el Ariane 5. La segunda etapa, por su parte, está equipada con un motor Vinci de nuevo diseño, capaz de producir 180 kN de empuje en una aspiradora.
Ariane 6 está configurado para volar con un solo par o dos pares de propulsores de cohetes sólidos P120C, que producen un porcentaje importante del empuje total en el despegue. Cada propulsor contiene 142 toneladas de propulsor sólido y puede generar hasta 4.650 kN de empuje.
La capacidad de carga del Ariane 6 varía según la configuración de vuelo utilizada. La versión Ariane 62 que utiliza dos propulsores es capaz de transportar hasta 10.350 kg a la órbita terrestre baja (LEO) y 4.500 kg a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), mientras que la variante Ariane 64 con cuatro propulsores puede colocar hasta 21.500 kg en órbita baja. Órbita terrestre (LEO). y 11.500 kg en GTO.
«El lanzamiento del Ariane 6 y la restauración del acceso de Europa al espacio son una prioridad absoluta para la ESA a la hora de reanudar los lanzamientos regulares de cohetes desde el puerto espacial europeo», afirmó el director general de la ESA, Josef Aschbacher. “Juntar las etapas del cohete en la plataforma de lanzamiento marca el inicio de una campaña de lanzamiento y muestra que ya casi llegamos; Pronto veremos esta belleza elevarse hacia el cielo.
El siguiente paso en la campaña inicial del Ariane 6 es acoplar los propulsores P120C al núcleo central, actuando como mecanismo de soporte para la pila de lanzamiento. Una vez ensamblados, los equipos realizarán las conexiones mecánicas y eléctricas necesarias.
Luego, para completar el primer Ariane 6, sólo quedará instalar el carenado con las cargas útiles encapsuladas en su interior. Esto tendrá lugar unas semanas antes de la fecha de lanzamiento prevista.
Estas operaciones de integración de vehículos se llevaron a cabo bajo la jurisdicción primaria de la ESA, con el apoyo de ArianeGroup y la agencia espacial francesa CNES.
«Ver el nuevo lanzador europeo en la plataforma de lanzamiento marca la finalización de años de trabajo en las oficinas de diseño y plantas de producción de ArianeGroup y de todos nuestros socios industriales en Europa», dijo Martin Sion, director ejecutivo de ArianeGroup. “Este evento marca también el inicio de una nueva etapa de la campaña de primeros vuelos, con todos los desafíos y complejidades que esto conlleva. Los miembros de nuestro Space Team Europe están poniendo todo su conocimiento y experiencia para que este primer vuelo sea un completo éxito.
El primer núcleo central de Ariane 6 está a punto de ser integrado. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)
Ariane 6 está diseñado para poder lanzar varias configuraciones de misión. Estas podrían variar desde misiones LEO que involucran constelaciones de satélites hasta misiones Galileo de lanzamiento dual en órbita terrestre media (MEO), lanzamiento único y lanzamiento dual de satélites geosincrónicos/geoestacionarios.
Para su primer lanzamiento, Ariane 6 intentará entregar un conjunto de pequeñas cargas útiles y experimentos a LEO para clientes como la ESA, la NASA, universidades europeas y varias empresas comerciales.
Algunas cargas útiles constan de CubeSats, mientras que otras permanecerán unidas a la etapa superior para documentar la misión. Dos cargas útiles regresarán a la Tierra en forma de cápsulas de reentrada, diseñadas para probar nuevos materiales.
Arianespace y la ESA apuntan actualmente a una ventana entre el 15 de junio y el 31 de julio de 2024 para el primer vuelo de Ariane 6.
“El programa Ariane 6 entra ahora en su recta final antes del vuelo inaugural desde el Puerto Espacial Europeo en la Guayana Francesa. La soberanía europea sobre el acceso al espacio vuelve a ser posible gracias al duro trabajo de los equipos de la ESA, ArianeGroup y CNES”, declaró Philippe Baptiste, director general del CNES. “Me gustaría agradecerles y enviarles mis mejores deseos para las etapas finales. ¡Vamos Ariane 6!
(Imagen principal: El primer núcleo central de Ariane 6 se encuentra dentro del edificio móvil del complejo de lanzamiento ELA-4 en Kourou en preparación para su lanzamiento inaugural. Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)
Los científicos se están centrando en detectar sulfuro de dimetilo (DMS) en su atmósfera.
El Telescopio Espacial James Webb (JWST), el telescopio más potente jamás lanzado, está a punto de comenzar una misión de observación crucial en la búsqueda de vida extraterrestre.
Como se informó Los tiempos, El telescopio enfocará un planeta distante que orbita una estrella enana roja, K2-18b, ubicada a 124 años luz de distancia.
K2-18b ha atraído la atención de los científicos debido a su potencial para albergar vida. Se cree que es un mundo cubierto de océanos que es aproximadamente 2,6 veces más grande que la Tierra.
El elemento clave que buscan los científicos es el sulfuro de dimetilo (DMS), un gas con características fascinantes. Según la NASA, en la Tierra el DMS es “producido únicamente por la vida”, principalmente por el fitoplancton marino.
La presencia de DMS en la atmósfera de K2-18b sería un descubrimiento importante, aunque el Dr. Nikku Madhusudhan, astrofísico principal del estudio en Cambridge, advierte contra sacar conclusiones precipitadas. Aunque los datos preliminares del JWST sugieren una alta probabilidad (más del 50%) de la presencia de DMS, se necesitan más análisis. El telescopio pasará ocho horas observando este viernes, seguidas de meses de procesamiento de datos antes de poder encontrar una respuesta definitiva.
La ausencia de un proceso natural, geológico o químico que se sepa que genera DMS en ausencia de vida añade peso al entusiasmo. Sin embargo, incluso si se confirma, la gran distancia de K2-18b presenta un obstáculo tecnológico. Viajando a la velocidad de la nave espacial Voyager (60.000 kilómetros por hora), una sonda tardaría 2,2 millones de años en llegar al planeta.
A pesar de la inmensa distancia, la capacidad del JWST para analizar la composición química de la atmósfera de un planeta mediante el análisis espectral de la luz de las estrellas que se filtra a través de sus nubes proporciona una nueva ventana al potencial de vida más allá de la Tierra. Esta misión tiene el potencial de responder a la antigua pregunta de si estamos realmente solos en el universo.
Las próximas observaciones también pretenden aclarar la existencia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera de K2-18b, resolviendo potencialmente el «problema de metano faltante» que ha desconcertado a los científicos durante más de una década. Si bien continúa el trabajo teórico sobre las fuentes no biológicas del gas, se esperan conclusiones definitivas dentro de cuatro a seis meses.
