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Dynamics and control of cooperation

Conferencia

  • 01/02/2018 12:00 p. m. - 02:00 p. m.
  • Autor: Cinvestav
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Dynamics and control of cooperation

Miembros correspondientes de la Académia Mexicana de Ciencias...

Materia oscura, reto de la física moderna al que se acercan los investigadores

  • 9 enero 2018
  • Autor: Cinvestav
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Materia oscura, reto de la física moderna al que se acercan los investigadores
En 1933 el físico Fritz Zwicky calculó la velocidad a la que deberían rotar las galaxias en el Cúmulo Coma, y al observar sus estrellas encontró una discrepancia: su velocidad de rotación era 100 veces más rápida de lo calculado y propuso la existencia de un tipo de materia “invisible” para explicar esa aceleración. Hacia 1970, la astrónoma Vera Cooper Rubin confirmó estas observaciones  y aportó más evidencias sobre la materia oscura. Para físicos del Cinvestav como Nora Bretón Báez, la materia oscura se puede explicar como un campo de partículas que interactúan gravitacionalmente, pero no de otra manera; es una especie de masa cuyos efectos gravitacionales se observan, pero no es materia luminosa. Eduard de la Cruz Burelo compara el fenómeno con un carrusel al girar, donde una persona ubicada lejos del centro se mueve más lento que una cercana al centro, por efecto de la gravedad, y eso debería suceder también a niveles galácticos. Las observaciones indican que las galaxias rotan a una velocidad mayor de la prevista, si se toman en cuenta los efectos gravitacionales de la materia visible observada (gas y estrellas), por lo tanto deducen que existe un tipo de materia que no emite ni absorbe luz y por tal razón no es posible observarla directamente. Se sabe de su existencia por la observación de sus efectos gravitacionales y por el fenómeno llamado lentes gravitacionales (la Relatividad establece que la luz es deflectada se dobla o curva, al pasar a través de una región con gran cantidad de materia), cuando la luz se deflecta más de lo debido al tomar en cuenta la materia visible de las galaxias; pero existe un tipo de materia invisible que deflecta la trayectoria de la luz llegada a la tierra de varios cúmulos de galaxias. Una evidencia más es la radiación cósmica de fondo presente en el espacio; es una luz similar a un eco generada en una millonésima de segundo después del Big Bang , con pequeñas fluctuaciones de temperatura que dan información sobre la cantidad de materia y energía, tanto materia visible como oscura. La materia oscura se convierte en un problema fundamental, porque tiene que ver con la evolución del cosmos y es responsable de la existencia de las galaxias; gracias a ella el sol se encuentra orbitando en la Vía Láctea, es la responsable de la observación del universo en su modelo actual y evita que las estrellas se disparen hacia el vacío. Se piensa en la materia oscura como algo que tiene masa porque gravitacionalmente actúa igual a la materia visible, en ese sentido la primera opción es imaginarla como una partícula aún sin conocer, que por alguna razón interaccione muy débilmente con las partículas de materia conocida y por eso no se ha podido observar. Los experimentos de búsqueda directa usan grandes cantidades de material muy denso esperando hacerlo chocar con una partícula de materia oscura y poder medir su propiedades, pero a “la fecha no se ha encontrado nada, sin embargo, esos trabajos sirven para poner límites a la posibilidad de masa e interacción que podría tener alguna partícula de materia oscura, hasta el momento ayudan a saber qué no es”, señala De la Cruz. Por un tiempo se pensó que la materia oscura eran los neutrinos y se ha intentado modelar mediante partículas con ciertas propiedades (campos escalares). Si se tratara de esta opción, existen dos teorías de interés; en primera, la materia oscura estaría formada por partículas masivas, denominadas WIMP ( weakly interacting massive particles ), producidas con el resto de las conocidas durante el Big Bang. Esta partícula serían diez, cien o hasta mil veces más pesadas que el protón; su problema es la poca interacción con la materia visible; en la segunda opción, como partícula, otro candidato es el llamado axión y su diferencia con los WIMP es su ligereza, billones de veces menor. Para los investigadores también podría ser una partícula que no provenga de estas teorías, exis

Estudia Cinvestav uso de ultrasonido en novedoso implante cerebral

  • 8 enero 2018
  • Autor: Cinvestav
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Estudia Cinvestav uso de ultrasonido en novedoso implante cerebral
Investigadores del Cinvestav participaron en un proyecto científico con la Universidad de California Riverside para probar tratamientos cerebrales que se pueden aplicar gracias al uso de una novedosa cerámica empleada como implante craneal. La cerámica fue desarrollada en la institución estadounidense con circonia estabilizada con itria, que es similar a los implantes dentales, pero con la característica de ser translúcida para que al implantarse en el cráneo permitan pasar rayos láser hacia el cerebro. La intención del proyecto Ventana al Cerebro, como lo llamaron los investigadores estadounidenses, es probar el láser como una terapia contra enfermedades que afecten al encéfalo, pero los científicos del Cinvestav también probaron la transmisión de ultrasonido a través del implante. La aportación del Cinvestav fue que esas mismas cerámicas se pudieran emplear como una ventana acústica, con la intención de transmitir ultrasonido al cerebro a través del cráneo, para lo cual el grupo de investigación de este Centro, encabezado por Arturo Vera Hernández y Lorenzo Leija Salas, adscritos al Departamento de Ingeniería Eléctrica, realizó los estudios con resultados alentadores. Mario Gutiérrez Velasco, egresado del Cinvestav y de la Universidad de California Riverside, fue quien decidió estudiar el ultrasonido en el implante craneal, debido a que algunas investigaciones alrededor del mundo surgieren el uso de esa tecnología como un tratamiento contra enfermedades como Alzheimer y Párkinson. Sin embargo, para aplicar ultrasonido al cerebro se tendría que hacer una craneotomía que consiste en retirar una porción del hueso del cráneo, de modo que si se requiere de un tratamiento consecutivo, sería necesario repetir el procedimiento, lo que se traduce en riesgos y molestias al paciente. En cambio, con el implante cerámico se evitaría repetir esas intervenciones, ya que la cerámica reemplazaría una sección del cráneo y quedaría permanentemente implantada. En las pruebas realizadas por los expertos del Cinvestav se determinó que el implante permite el pase de 80 por ciento de las ondas del ultrasonido, con lo que se pudo comprobar que el implante cerámico puede utilizarse en tratamientos con esta tecnología. “Medimos el campo acústico en agua producido por el transductor continuo de mediana potencia. Lo que hicimos fue medir la energía ultrasónica que pasaba a través de la cerámica y compararla con la energía total que emitía el transductor sin cerámica, y vimos que la transmisión fue del 80 por ciento, lo que significa que el implante permite pasar más energía ultrasónica que el cráneo humano, que se estima sólo permite pasar del dos al cuatro por ciento del ultrasonido”, expuso Gutiérrez Velasco. Además, el egresado del Cinvestav comentó que los tejidos humanos tienen propiedades acústicas similares al agua, por lo que los resultados obtenidos permiten conocer las condiciones a las que se expondría el cerebro al aplicar el ultrasonido. Con los resultados obtenidos por las instituciones mexicana y estadounidense se abre la posibilidad de estudiar de manera más adecuada tratamientos combinados aplicados directamente a la masa encefálica o usar marcadores luminosos que se inyecten al paciente para ser observados a través de la cerámica. Hasta ahora los estudios sólo se han realizado a nivel laboratorio, por lo que el siguiente paso es probar la biocompatibilidad de la cerámica a largo plazo en animales; un trabajo al que se enfocará el líder del proyecto Guillermo Aguilar, investigador de la Universidad de California Riverside,  que es donde se lleva a cabo el proyecto y que es la propietaria de la patente en trámite por el desarrollo.

Depresión, otra enfermedad que atender en la temporada invernal

  • 8 enero 2018
  • Autor: Cinvestav
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Depresión, otra enfermedad que atender en la temporada invernal
La prevención sobre resfriados, accidentes de tránsito e incluso intoxicación son las principales objetivos de las campañas de protección civil y salud en la época invernal. Sin embargo, existe otra enfermedad de alta incidencia en esta temporada que no se le brinda la importancia necesaria aunque la padezcan cientos de personas: el Trastorno Afectivo Estacional o SAD (por sus siglas en inglés de Seasonal Affective Disorder ). La poca luz del sol que hay en el invierno puede ser un factor importante para desencadenar este tipo de  depresión que se origina específicamente durante la estación invernal. De acuerdo con Alonso Fernández Guasti, investigador del Departamento de Farmacobiología del Cinvestav, aseguró que la causa principal de este padecimiento es la disminución de luz solar en el invierno y afirmó que le puede ocurrir a cualquier persona, pero los pacientes con antecedentes de depresión y trastorno bipolar son más propensos a desarrollarlo. Los síntomas de las personas con trastorno o depresión estacional son: tristeza, irritabilidad, letargo, cansancio, ansia de comer carbohidratos y azúcares, dificultad para concentrarse, dormir más de lo normal, falta de energía, disminución de actividad, alejamiento de la vida social y llanto frecuente. Este padecimiento es más común en países donde los cambios estacionales son bruscos, como los septentrionales, pero aun cuando en México no se tiene cambios climáticos tan manifiestos, sí hay personas que presentan alteraciones en su estado de ánimo o baja de energía durante los meses invernales. Frente a esto Fernández Guasti aseguró que exponerse a la luz del sol siempre que sea posible, hacer ejercicio o actividades al aire libre, son formas de evitar o disminuir este trastorno. En humanos, el ritmo circadiano permite la organización y óptimo funcionamiento del metabolismo de acuerdo al momento de la jornada. Por ejemplo, la producción de energía durante el día  y los mecanismos de reparación durante la noche o fase de descanso. El investigador mencionó que en este equilibrio, la señal más importante para sincronización es la luz, la cual es percibida por las células de la retina que proyectan a neuronas del núcleo supraquiasmático, coordinador del sistema circadiano que participa en actividades muy específica como al secreción de hormonas, la fase del sueño, la termorregulación, la ingesta de alimento, entre otras. Ese sistema continuamente se adapta y sincroniza con el medio ambiente; así pues la disminución de las horas de luz durante los días invernales es la principal explicación de la depresión estacional. La fototerapia o terapia de la luz, es la base del tratamiento para este padecimiento, el cual debe empezar durante el otoño, antes del inicio de los síntomas y consiste en sentarse, con los ojos abiertos frente a una luz brillante, preferentemente temprano, para imitar las acciones del amanecer. Otro método de tratamiento es la sicoterapia, que refiere a la identificación de los pensamientos negativos y su remplazo por ideas positivas, aunada a la técnica de activación conductual ayudando al paciente a identificar las actividades. Aunque también, dado que una de las causas de la depresión estacional es el desequilibrio en el sistema serotoninérgico, los antidepresivos como la fluoxetina o la sertralina, son efectivos para tratar este padecimiento. El mejor tratamiento para la depresión estacional incluye la combinación de varias terapias que se establecen de acuerdo con las características del paciente y el padecimiento.

Desarrollan materiales avanzados para conservar sitos arqueológicos

  • 8 enero 2018
  • Autor: Cinvestav
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Desarrollan materiales avanzados para conservar sitos arqueológicos
Los monumentos arqueológicos que se encuentran a lo largo y ancho del territorio nacional, forman parte del legado cultural e histórico de los mexicanos que se debe preservar, pero al encontrarse, generalmente, a la intemperie, deben cuidarse de los procesos naturales de deterioro. Con el propósito de conservar y restaurar este legado histórico, un grupo multidisciplinario de expertos, entre los que participan investigadores del Cinvestav Unidad Mérida, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco y personal del Instituto Nacional Antropología e Historia (INAH), encabezados por Patricia Quintana Owen, desarrollan, evalúan y aplican materiales avanzados para evitar daños en los monumentos.  El trabajo de los investigadores del Cinvestav es desarrollar nanomateriales, hacerles pruebas microbiológicas y analizar su estabilidad; también se concentran en caracterizar los sustratos pétreos donde serán aplicados y analizados con pruebas microbiológicas, efectuada por Susana de la Rosa García, para ver el efecto en las rocas. Los materiales utilizados para la construcción de monumentos arqueológicos, coloniales o modernos, cuando son expuestos al medio natural están sometidos a procesos de meteorización, que reducen sus propiedades mecánicas e incrementan la porosidad, absorción de agua y el tamaño de poro. “Por consiguiente, los hace susceptibles a una rápida colonización por diversos organismos como bacterias, algas, hongos y líquenes, especialmente en climas tropicales donde elementos como las altas temperaturas, elevados niveles de humedad, radiación solar”, explicó la investigadora. También, la meteorización y/o biodeterioro produce fracturas a tal grado que puede ocasionar el desprendimiento de material de las estructuras, que se traduce, la pérdida de actuación, escasa durabilidad, formación de subproductos agresivos, sales solubles y sub-eflorescencias, entre otros daños. Por lo tanto, los tratamientos de restauración que se desarrollan deben generar sistemas de protección antimicrobianos  para prevenir el crecimiento de los microorganismos, con el objetivo de preservar el patrimonio pétreo; además, se requiere desarrollar y/o diseñar nanopartículas, mediante un trabajo multidisciplinario que combine la ciencia de materiales, la petrofísica y la microbiología, junto con los restauradores del patrimonio cultural. Al momento los investigadores del Cinvestav están desarrollando materiales a base de óxidos mixtos de magnesio, zinc, calcio y titanio, con propiedades antimicrobiánicas y que actúan en condiciones de luz natural, artificial o en la oscuridad. En particular se ha estudiado el zincato de calcio hidratado y mezclas con portlandita, y con un grupo español se han estudiado mezclas de zincita con magnesio. “Los materiales pueden ser usados en monumentos históricos construidos con roca calcárea ─arqueológicos, coloniales o modernos─, pero no son apropiados para estructuras metálicas; pueden ser aplicados en solución con spray, brocha o consolidar fracturas en estado sólido como una pasta, pero es importante determinar la concentración mínima necesaria de la solución para garantizar la actividad microbiana, sostuvo Quintana Owen. Sin embargo, aclaró que esta tecnología sólo puede ser aplicada a los monumentos históricos hasta contar con un análisis completo de los efectos que podría tener sobre los materiales constructivos, para no modificar su apariencia estética y sobre todo hasta tener la aprobación de los restauradores del INAH. Para el rescate o restauración de monumentos históricos es importante primero conocer y caracterizar los materiales; después, analizar qué es lo que está causando su desgaste (contaminación atmosférica o biológica), la formación de otros componentes orgánicos e inorgánicos, como sales, ácidos, nitratos o sulfatos. También es importante conocer cómo es la interacción entre la causa-efecto, esto es la acción entre los microorganismos y el
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Última actualización: 13 de Diciembre 2017

 

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