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La exposición a altas temperaturas neutraliza el SARS-CoV-2 en menos de un segundo

La investigación de Texas A&M muestra que la exposición a altas temperaturas puede neutralizar el virus, evitando que infecte a otro huésped humanoCrédito: Texas…

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La investigación de Texas A&M muestra que la exposición a altas temperaturas puede neutralizar el virus, evitando que infecte a otro huésped humano

Arum Han, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad A&M de Texas, y sus colaboradores han diseñado un sistema experimental que muestra la exposición del SARS-CoV-2 a una temperatura muy alta, incluso si se aplica durante menos de un segundo, puede será suficiente para neutralizar el virus de modo que ya no pueda infectar a otro huésped humano.

La aplicación de calor para neutralizar el COVID-19 se ha demostrado anteriormente, pero en estudios anteriores se aplicaron temperaturas de entre uno y 20 minutos. Este período de tiempo no es una solución práctica, ya que aplicar calor durante un período prolongado es difícil y costoso. Han y su equipo han demostrado ahora que el tratamiento térmico durante menos de un segundo inactiva completamente el coronavirus, proporcionando una posible solución para mitigar la propagación en curso de COVID-19, particularmente a través de la transmisión aérea de largo alcance.

Medistar Corporation se acercó a líderes e investigadores de la Facultad de Ingeniería en la primavera de 2020 para colaborar y explorar la posibilidad de aplicar calor durante un corto período de tiempo para matar COVID-19. Poco después, Han y su equipo se pusieron manos a la obra y construyeron un sistema para investigar la viabilidad de dicho procedimiento.

Su proceso funciona calentando una sección de un tubo de acero inoxidable, a través del cual pasa la solución que contiene coronavirus, a una temperatura alta y luego enfría la sección inmediatamente después. Esta configuración experimental permite que el coronavirus que atraviesa el tubo se caliente solo durante un período de tiempo muy corto. A través de este rápido proceso térmico, el equipo descubrió que el virus estaba completamente neutralizado en un tiempo significativamente más corto de lo que se creía posible. Sus resultados iniciales se publicaron dentro de los dos meses posteriores a los experimentos de prueba de concepto.

Han dijo que si la solución se calienta a casi 72 grados Celsius durante aproximadamente medio segundo, puede reducir el título del virus, o la cantidad del virus en la solución, 100.000 veces, lo que es suficiente para neutralizar el virus y prevenir la transmisión.

"El impacto potencial es enorme", dijo Han. “Tenía curiosidad por saber qué tan altas son las temperaturas que podemos aplicar en un período de tiempo tan corto y ver si de hecho podemos inactivar por calor el coronavirus en muy poco tiempo. Y si una estrategia de neutralización de coronavirus basada en la temperatura funcionaría o no desde un punto de vista práctico. El factor más importante fue: "¿Podemos hacer algo que pueda mitigar la situación con el coronavirus?"

Su investigación apareció en la portada de la edición de mayo de la revista Biotechnology and Bioengineering.

Este tratamiento térmico de menos de un segundo no solo es una solución más eficiente y práctica para detener la propagación de COVID-19 a través del aire, sino que también permite la implementación de este método en los sistemas existentes, como los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. .

También puede dar lugar a posibles aplicaciones con otros virus, como el virus de la influenza, que también se propagan por el aire. Han y sus colaboradores esperan que este método de inactivación por calor se pueda aplicar ampliamente y tenga un verdadero impacto global.

"La influenza es menos peligrosa, pero aún resulta mortal cada año, por lo que si esto puede llevar al desarrollo de un sistema de purificación de aire, sería un gran problema, no solo con el coronavirus, sino con otros virus transmitidos por el aire en general", dijo Han. .

En su trabajo futuro, los investigadores construirán un chip de prueba a escala de microfluidos que les permitirá tratar con calor los virus durante períodos de tiempo mucho más cortos, por ejemplo, decenas de milisegundos, con la esperanza de identificar una temperatura que permita que el virus inactivado incluso con un tiempo de exposición tan corto.

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Los autores principales del trabajo son los investigadores postdoctorales de ingeniería eléctrica, Yuqian Jiang y Han Zhang. Otros colaboradores de este proyecto son el profesor Julian L. Leibowitz y el profesor asociado Paul de Figueiredo de la Facultad de Medicina; el investigador posdoctoral biomédico José A. Wippold; Jyotsana Gupta, científico investigador asociado en patogénesis e inmunología microbiana; y Jing Dai, científico investigador asistente de ingeniería eléctrica.

Este trabajo ha sido apoyado por subvenciones de Medistar Corporation. Varios miembros del personal de investigación del equipo del proyecto también recibieron el apoyo de subvenciones del Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas de los Institutos Nacionales de Salud.

Enlace de video de YouTube: https://youtu.be/noke1baewDs

Título del video de YouTube: Tratamiento térmico de menos de un segundo del coronavirus

Crédito de video: Facultad de Ingeniería de la Universidad de Texas A&M

Enlace de la revista: https://onlinelibrary.wiley.com/toc/10970290/2021/118/5

https://today.tamu.edu/2021/04/26/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

Su proceso funciona calentando una sección de un tubo de acero inoxidable, a través del cual pasa la solución que contiene coronavirus, a una temperatura alta y luego enfría la sección inmediatamente después. Esta configuración experimental permite que el coronavirus que atraviesa el tubo se caliente solo durante un período de tiempo muy corto. A través de este rápido proceso térmico, el equipo descubrió que el virus estaba completamente neutralizado en un tiempo significativamente más corto de lo que se creía posible. Sus resultados iniciales se publicaron dentro de los dos meses posteriores a los experimentos de prueba de concepto.

Source: https://bioengineer.org/exposure-to-high-heat-neutralizes-sars-cov-2-in-less-than-one-second/

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Los renacuajos de rana venenosa pueden sobrevivir (casi) en cualquier lugar

Desde jugo de naranja hasta agua de mar, y entre el suelo y el edificio de 4 pisos Crédito: Andrius Pašukonis / Universidad de Stanford Un grupo de investigadores…

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Un grupo de investigadores de la Universidad de Jyvaskyla y la Universidad de Stanford formaron parte de una expedición a la Guayana Francesa para estudiar las ranas tropicales en el Amazonas. Varias especies de anfibios de esta región usan piscinas efímeras de agua como sus viveros y muestran preferencias únicas por características físicas y químicas específicas. A pesar de las preferencias específicas de la especie, los investigadores se sorprendieron al encontrar renacuajos de la rana venenosa que teñía sobreviviendo en un rango increíble de sitios de deposición tanto químicos (pH 3-8) como verticales (0-20 m de altura). Esta investigación se publicó en la revista Ecology and Evolution en junio de 2021.

Las ranas neotropicales son especiales porque, a diferencia de las especies de las regiones templadas, muchas ranas tropicales ponen sus huevos en el suelo. Esto se convierte en un problema una vez que los renacuajos (que respiran con branquias, como los peces) nacen en el suelo del bosque, pero las ranas venenosas han desarrollado soluciones innovadoras para llevar a sus renacuajos a hábitats acuáticos adecuados: paseos en caballito. En muchas de estas especies de reproducción terrestre, los padres transportarán renacuajos recién nacidos del suelo a charcos de agua formados por vegetación (como árboles caídos o bromelias).

La investigadora de doctorado Chloe Fouilloux y los líderes del equipo, la Dra. Bibiana Rojas de la Universidad de Jyvaskyla, Finlandia, y el Dr. Andrius Pasukonis de la Universidad de Stanford, querían saber si diferentes especies (Dendrobates tinctorius, Allobates femoralis y Osteocephalus oophagus) consideraban una combinación de factores biológicos, físicos, o características químicas de las piscinas a la hora de elegir los viveros para sus crías.

Para averiguarlo, este grupo de ocho investigadores muestreó más de 100 piscinas durante dos años, lo que implicó la búsqueda de sitios de deposición adecuados que iban desde el suelo hasta más de 20 metros de altura vertical (alcanzados por árboles trepadores).

De las tres especies, el rango y la tolerancia de los renacuajos de D. tinctorius (teñido de ranas venenosas) estaba más allá de lo que cualquiera de los investigadores imaginaba fisiológicamente posible: se encontraron renacuajos sanos en un rango de piscinas con un pH de alrededor de 3 a un pH de 8, lo que representa un cambio de 100.000 veces la concentración de iones de hidrógeno; en otras palabras, estos renacuajos se estaban desarrollando con éxito en piscinas de lo que es químicamente más ácido que el jugo de naranja, ¡a piscinas que tienen concentraciones iónicas similares al agua de mar!

Las opciones de deposición de teñir ranas venenosas también confundieron a los investigadores de otras maneras: los renacuajos de esta especie son caníbales agresivos, por lo que generalmente se encuentran en bajas densidades (1-2 renacuajos) por grupo.

“Sin embargo, en este estudio, encontramos varios casos de más de 10 renacuajos de esta especie coexistiendo en el mismo vivero. La razón por la que los padres depositarían tantos caníbales dentro del mismo grupo, o si el canibalismo ocurre dentro de estos grupos especiales, aún no se ha probado ”, dice la investigadora de doctorado Chloe Fouilloux de la Universidad de Jyväskylä.

¿Machos más sanos transportando sus renacuajos a condiciones más adecuadas?

Desde la perspectiva de los padres, se descubrió que los padres de las ranas venenosas teñidas cargan sus renacuajos a más de 20 metros sobre el suelo del bosque: para una rana de unos 4 centímetros de largo, 20 metros es 500 veces la longitud de su cuerpo. En términos humanos, esta hazaña física equivaldría a tener una persona de 1,65 metros trepando por un árbol gigante (inexistente, obviamente) de unos 825 metros.

Pero, ¿por qué los padres a veces llevan sus renacuajos a un metro de donde nacieron y otras veces los transportan a las copas de los árboles?

Al observar las tendencias químicas y biológicas, parece que los viveros biológicamente más "cómodos" se encuentran más arriba en los árboles. Una posible explicación de este hallazgo es que los machos más sanos pueden invertir más energía en transportar sus renacuajos a condiciones más adecuadas, pero esto es algo que debería investigarse en el futuro. En última instancia, queda mucho por aprender sobre la fisiología y el cuidado parental de estos animales; el grado de flexibilidad química que se encuentra en estos renacuajos es extremadamente inusual, y el secreto que subyace a su resistencia sigue siendo desconocido.

“Este trabajo ayuda a resaltar la asombrosa diversidad observada entre las especies en la naturaleza: los padres de diferentes especies priorizan características únicas al elegir piscinas para criar a sus descendientes, lo que determina la forma en que las especies interactúan entre sí y cómo se especializan en ocupar diferentes partes de el medio ambiente ”, afirma la Dra. Bibiana Rojas de la Universidad de Jyväskylä.

Esta variación abre la puerta a investigaciones futuras que exploren cómo las especies se influyen entre sí y cómo la elección de grupo por parte de los padres afecta el desarrollo y la supervivencia de los renacuajos.

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La investigación se publicó en la revista Ecology and Evolution el 15 de junio de 2021: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ece3.7741

Para mayor información:

Chloe Fouilloux, Universidad de Jyvaskyla, [correo electrónico protegido], tel. +358 41725 7825

Bibiana Rojas, Universidad de Jyvaskyla, [correo electrónico protegido], tel. +358 40 805 4622

Andrius Pasukonis, Universidad de Stanford, [correo electrónico protegido]

Especialista en comunicaciones Tanja Heikkinen, Universidad de Jyvaskyla, [correo electrónico protegido], +358 50 472 1162

https://www.jyu.fi/en

https://www.jyu.fi/science/en

Gorjeo: @uniofjyvaskyla Facebook: @JyvaskylaUniversity

https://www.jyu.fi/en/current/archive/2021/06/from-orange-juice-to-sea-water-and-between-the-ground-and-4-story-building-poison- renacuajos de rana pueden sobrevivir casi en cualquier lugar

Source: https://bioengineer.org/poison-frog-tadpoles-can-survive-almost-anywhere/

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Los científicos demuestran un nuevo enfoque prometedor para el tratamiento de la fibrosis quística

Los científicos dirigidos por los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC, Silvia Kreda, Ph.D., y Rudolph Juliano, Ph.D., crearon una terapia de oligonucleótidos mejorada…

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Los científicos dirigidos por los investigadores de la Facultad de Medicina de la UNC, Silvia Kreda, Ph.D., y Rudolph Juliano, Ph.D., crearon una estrategia mejorada de terapia con oligonucleótidos con el potencial de tratar otras enfermedades pulmonares, como la EPOC y el asma.

CHAPEL HILL, NC – Los científicos de la Facultad de Medicina de la UNC dirigieron una colaboración de investigadores para demostrar una nueva estrategia potencialmente poderosa para el tratamiento de la fibrosis quística (FQ) y potencialmente una amplia gama de otras enfermedades. Se trata de pequeñas moléculas de ácido nucleico llamadas oligonucleótidos que pueden corregir algunos de los defectos genéticos que subyacen a la FQ pero que no se tratan con las terapias moduladoras existentes. Los investigadores utilizaron un nuevo método de administración que supera los obstáculos tradicionales de introducir oligonucleótidos en las células pulmonares.

Como informaron los científicos en la revista Nucleic Acids Research, demostraron la sorprendente efectividad de su enfoque en células derivadas de un paciente con FQ y en ratones.

“Con nuestra plataforma de administración de oligonucleótidos, pudimos restaurar la actividad de la proteína que no funciona normalmente en la FQ y vimos un efecto prolongado con solo una dosis modesta, por lo que estamos realmente entusiasmados con el potencial de esta estrategia. ”, Dijo la autora principal del estudio, Silvia Kreda, PhD, profesora asociada en el Departamento de Medicina de la UNC y el Departamento de Bioquímica y Biofísica de la UNC, y miembro del Instituto Marsico Lung de la Facultad de Medicina de la UNC.

Kreda y su laboratorio colaboraron en el estudio con un equipo encabezado por Rudolph Juliano, PhD, Boshamer Distinguished Professor Emeritus en el Departamento de Farmacología de la UNC, y cofundador y Director Científico de la startup biotecnológica Initos Pharmaceuticals.

Aproximadamente 30,000 personas en los Estados Unidos tienen FQ, un trastorno hereditario en el que las mutaciones genéticas causan la ausencia funcional de una proteína importante llamada CFTR. En ausencia de CFTR, el moco que recubre los pulmones y las vías respiratorias superiores se deshidrata y es muy susceptible a las infecciones bacterianas, que ocurren con frecuencia y conducen a un daño pulmonar progresivo.

Los tratamientos para la FQ ahora incluyen fármacos moduladores de CFTR, que restauran eficazmente la función parcial de CFTR en muchos casos. Sin embargo, los moduladores de CFTR no pueden ayudar aproximadamente al diez por ciento de los pacientes con FQ, a menudo porque el defecto genético subyacente es del tipo conocido como defecto de empalme.

CF y defectos de empalme

El empalme es un proceso que ocurre cuando los genes se copian, o se transcriben, en cadenas temporales de ARN. Luego, un complejo de enzimas y otras moléculas corta la cadena de ARN y las vuelve a ensamblar, generalmente después de eliminar ciertos segmentos no deseados. El empalme se produce para la mayoría de los genes humanos, y las células pueden volver a ensamblar los segmentos de ARN de diferentes maneras, de modo que se puedan hacer diferentes versiones de una proteína a partir de un solo gen. Sin embargo, los defectos en el empalme pueden conducir a muchas enfermedades, incluida la FQ cuando la transcripción del gen CFTR está mal empalmada.

En principio, los oligonucleótidos correctamente diseñados pueden corregir algunos tipos de defectos de empalme. En los últimos años, la Administración de Drogas y Alimentos de los EE. UU. Ha aprobado dos terapias de "oligonucleótidos de conmutación por empalme" para enfermedades musculares hereditarias.

Sin embargo, en la práctica, introducir oligonucleótidos en las células y en las ubicaciones dentro de las células donde pueden corregir los defectos de empalme del ARN, ha sido un gran desafío para algunos órganos.

"Ha sido especialmente difícil conseguir concentraciones significativas de oligonucleótidos en los pulmones para atacar las enfermedades pulmonares", dijo Kreda.

Los oligonucleótidos terapéuticos, cuando se inyectan en la sangre, tienen que ejecutar una larga serie de sistemas biológicos diseñados para mantener el cuerpo a salvo de virus y otras moléculas no deseadas. Incluso cuando los oligonucleótidos ingresan a las células, la mayoría de las veces quedan atrapados dentro de vesículas llamadas endosomas y son enviados de regreso al exterior de la célula o degradados por enzimas antes de que puedan hacer su trabajo.

Una nueva estrategia de entrega

La estrategia desarrollada por Kreda, Juliano y sus colegas supera estos obstáculos al agregar dos nuevas características a los oligonucleótidos de conmutación por empalme: en primer lugar, los oligonucleótidos están conectados a moléculas cortas similares a proteínas llamadas péptidos que están diseñados para ayudarlos a distribuirse en el cuerpo. y entrar en las celdas. En segundo lugar, existe un tratamiento separado con moléculas pequeñas llamadas OEC, desarrollado por Juliano e Initos, que ayudan a los oligonucleótidos terapéuticos a escapar de su atrapamiento dentro de los endosomas.

Los investigadores demostraron este enfoque combinado en cultivos de células de las vías respiratorias de un paciente humano con FQ con una mutación común por defecto de empalme.

“Agregarlo solo una vez a estas células, en una concentración relativamente baja, esencialmente corrigió el CFTR a un nivel normal de funcionamiento, sin evidencia de toxicidad para las células”, dijo Kreda.

Los resultados fueron mucho mejores con OEC que sin ellos, y mejoraron con la dosis de OEC.

No existe un modelo de ratón para la FQ por defecto de empalme, pero los investigadores probaron con éxito su enfoque general utilizando un oligonucleótido diferente en un modelo de ratón de un defecto de empalme que afecta a un gen indicador. En estos experimentos, los investigadores observaron que la corrección del defecto de empalme en los pulmones del ratón duró al menos tres semanas después de un solo tratamiento, lo que sugiere que los pacientes que toman tales terapias podrían necesitar solo dosis esporádicas.

Los investigadores ahora planean más estudios preclínicos de su posible tratamiento para la FQ en preparación para posibles ensayos clínicos.

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Yan Dang, Catharina van Heusden, Veronica Nickerson, Felicity Chung, Yang Wang, Nancy Quinney, Martina Gentzsch y Scott Randell fueron otros colaboradores de este estudio del Marsico Lung Institute; Ryszard Kole, coautor del Departamento de Farmacología de la UNC.

La Cystic Fibrosis Foundation y los Institutos Nacionales de Salud apoyaron este trabajo.

https://news.unchealthcare.org/2021/06/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

Source: https://bioengineer.org/scientists-demonstrate-promising-new-approach-for-treating-cystic-fibrosis/

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La piel artificial magullada podría ayudar a las prótesis, los robots detectan las lesiones

Crédito: Adaptado de ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI: 10.1021 / acsami.1c04911 Cuando alguien golpea su codo contra una pared,…

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Crédito: Adaptado de ACS Applied Materials & Interfaces 2021, DOI: 10.1021 / acsami.1c04911

Cuando alguien se golpea el codo contra una pared, no solo siente dolor, sino que también puede experimentar hematomas. Los robots y las prótesis no tienen estas señales de advertencia, lo que podría provocar más lesiones. Ahora, los investigadores que informan en ACS Applied Materials & Interfaces han desarrollado una piel artificial que detecta la fuerza a través de señales iónicas y también cambia de color de amarillo a un morado parecido a un hematoma, proporcionando una señal visual de que se ha producido un daño.

Los científicos han desarrollado muchos tipos diferentes de pieles electrónicas, o pieles electrónicas, que pueden detectar estímulos a través de la transmisión de electrones. Sin embargo, estos conductores eléctricos no siempre son biocompatibles, lo que podría limitar su uso en algunos tipos de prótesis. Por el contrario, las pieles iónicas, o pieles I, utilizan iones como portadores de carga, similar a la piel humana. Estos hidrogeles conductores iónicos tienen una transparencia, estirabilidad y biocompatibilidad superiores en comparación con las pieles electrónicas. Qi Zhang, Shiping Zhu y sus colegas querían desarrollar una I-skin que, además de registrar cambios en la señal eléctrica con una fuerza aplicada, también pudiera cambiar de color para imitar los hematomas humanos.

Los investigadores crearon un organohidrogel iónico que contenía una molécula, llamada espiropirano, que cambia de color de amarillo pálido a púrpura azulado bajo estrés mecánico. En las pruebas, el gel mostró cambios en el color y la conductividad eléctrica cuando se estiró o comprimió, y el color púrpura permaneció durante 2-5 horas antes de volverse amarillo. Luego, el equipo pegó la piel en I a diferentes partes del cuerpo de los voluntarios, como el dedo, la mano y la rodilla. Doblar o estirar provocó un cambio en la señal eléctrica pero no hematomas, como la piel humana. Sin embargo, presionar, golpear y pellizcar con fuerza y ​​repetidas veces produjo un cambio de color. La piel I, que responde como la piel humana en términos de señalización eléctrica y óptica, abre nuevas oportunidades para detectar daños en dispositivos protésicos y robótica, dicen los investigadores.

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Los autores reconocen la financiación de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Programa para la Presentación de Equipos Innovadores y Empresariales de Guangdong, el Programa de Ciencia y Tecnología de Shenzhen, el Programa Especial 2019 para el Gobierno Central que guía el desarrollo de la ciencia y la tecnología local: Plataforma de Investigación de Materiales Funcionales de Purificación Ambiental, Shenzhen Laboratorio Clave de Ingeniería de Producto de Materiales Avanzados y Fondo Presidencial CUHK-Shenzhen.

El resumen que acompaña a este documento está disponible aquí.

La American Chemical Society (ACS) es una organización sin fines de lucro constituida por el Congreso de los EE. UU. La misión de ACS es promover la empresa química en general y sus profesionales en beneficio de la Tierra y de toda su gente. La Sociedad es líder mundial en la promoción de la excelencia en la educación científica y brinda acceso a información e investigación relacionada con la química a través de sus múltiples soluciones de investigación, revistas revisadas por pares, conferencias científicas, libros electrónicos y el periódico semanal de noticias Chemical & Engineering News. Las revistas de la ACS se encuentran entre las más citadas, más confiables y más leídas dentro de la literatura científica; sin embargo, la propia ACS no realiza investigaciones químicas. Como líder en soluciones de información científica, su división CAS se asocia con innovadores globales para acelerar los avances al seleccionar, conectar y analizar el conocimiento científico del mundo. Las oficinas principales de ACS se encuentran en Washington, D.C. y Columbus, Ohio.

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Source: https://bioengineer.org/bruisable-artificial-skin-could-help-prosthetics-robots-sense-injuries/

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