Agujas de colmillos, alfombras cuánticas y toques tiernos de robots

Agujas de colmillos, alfombras cuánticas y toques tiernos de robots
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Probablemente conozcas el GIF como el vehículo perfecto para compartir memes y reacciones. Creemos que el formato puede ir más allá, que tiene un poder real para capturar la ciencia y explicar la investigación en bucles cortos y digeribles.

Así que cada viernes, resumiremos la ciencia más capaz de GIF de la semana. Disfruta y continúa.

El pequeño robot que no moriría

Crédito: Yichuan Wu, Zhichun Shao y Junwen Zhong

Esta puede ser la única situación en la que ser comparado con una cucaracha es un cumplido. De hecho, esa comparación es exactamente lo que buscaba un equipo de investigadores en China y Estados Unidos: los científicos querían construir un robot pequeño y ágil con la asombrosa robustez de una cucaracha.

La cucaracha americana de la vida real puede. El nuevo trabajo buscó imbuir esas habilidades en una "estructura piezoeléctrica unimorph curvada", una brizna de material que puede responder a una corriente aplicada haciendo una especie de patada aleatoria flexible. Este pequeño robot puede moverse a una velocidad de 20 longitudes del cuerpo por segundo ("el más rápido medido entre los robots artificiales publicados a escala de insectos", según el estudio de los investigadores) y soportar un pisotón de pie de 59.5 kilogramos.

El robot inspirado en las cucarachas puede algún día ser capaz de gatear entre los escombros de un edificio derribado para encontrar sobrevivientes, por lo que es posible que desee agradecer a una cucaracha real la próxima vez que vea una.

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La Vía Láctea en 3-D

Crédito: J. Skowron, OGLE y Observatorio Astronómico, Universidad de Varsovia

Vivimos en un mundo deformado, galácticamente hablando. Investigadores en Polonia, Inglaterra y los Estados Unidos han descubierto una forma de mapear nuestra Vía Láctea doblada y retorcida en tres dimensiones. Para hacerlo, utilizaron cefeidas (estrellas supergigantes jóvenes que son lo suficientemente brillantes como para medir de manera confiable a través del polvo galáctico y la distancia) como un conjunto de más de 2,400 puntos de seguimiento en el espacio. Esos puntos también permiten a los científicos rebobinar el reloj cósmico para averiguar cuándo nacieron las cefeidas, y por qué algunas de ellas se han desviado de los brazos de la galaxia espiral que las dio a luz.

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Alcance y toque un bot

Crédito: Cunjiang Yu Universidad de houston

Recuerda esos trajes de robot controlados por humanos en Avatar, la matriz, o docenas de otras películas de ciencia ficción? Bueno, las interfaces hombre-máquina reales no funcionan de esa manera, pero una nueva investigación muestra una forma más fluida de controlar un robot y obtener retroalimentación de uno.

Los científicos en los EE. UU. Y China construyeron un dispositivo portátil con forma de parche que puede controlar de forma remota una mano robótica a través de los movimientos naturales del usuario. Se describe en su estudio como "ultradelgado, mecánicamente imperceptible y elástico". Y su grosor es de solo cuatro micras, aproximadamente la mitad.

Los sensores incrustados en el dispositivo miden la tensión, la temperatura y la exposición a los rayos ultravioleta, ya sea en la piel de una persona o en un robot, donde actúa como una "piel" sensora. Al conectar dos copias del dispositivo se configura un "circuito cerrado" en el que el robot controla las señales eléctricas en los músculos del usuario y se mueve en consecuencia, y la piel del usuario detecta lo que toca el robot. Cuando el bot y el usuario se dan la mano, las cosas se ponen bastante meta, por lo que estamos mostrando esa acción como un bucle infinito arriba.

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Partes del corazón ligeramente mejores

Crédito: Andrew Hudson y Josh Tashman Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon

Esta semana, los investigadores de la Universidad Carnegie Mellon entregaron la actualización "más reciente" en los órganos impresos en 3-D. En 2015, el mismo equipo creó lo que llamó “FRESCO”, un método novedoso para imprimir colágeno, que es una proteína que constituye aproximadamente el 30 por ciento del cuerpo humano. La nueva versión se llama FRESH v2.0, una técnica mejorada que puede imprimir múltiples biomateriales (incluso células del corazón humano) con 10 veces el detalle del FRESH original.

El método del equipo utiliza una impresora tridimensional modificada que empuja cintas finas de colágeno en un recipiente semisólido ("una suspensión de micropartículas de gelatina", como lo pusieron los científicos en su papel), que soporta el colágeno mientras se imprime el órgano. Cuando el colágeno llega al goop, que tiene un pH mucho más alto, comienza a solidificarse. Después de imprimir toda la estructura, el goop se puede derretir para dejar un modelo de colágeno prístino.

Ahora capaces de imprimir detalles ultrafinos de 0.02 milímetros de ancho, los investigadores imprimieron un corazón de colágeno completo equivalente al de un recién nacido, completo con ventrículos, venas y arterias. También imprimieron piezas para un corazón adulto, incluida la válvula que se muestra arriba, y esperamos que este método algún día se use para una amplia gama de órganos.

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¿Molécula giratoria o gira de misterio mágico?

Crédito: DESY y Evangelos Karamatskos

Este GIF puede parecer algo sacado de una película de los Beatles inspirada en el ácido, pero en realidad es algo llamado la "alfombra cuántica" de una molécula giratoria. Suena incluso más raro, ¿verdad?

Esta semana, investigadores alemanes y daneses produjeron lo que llaman la primera "película molecular", con sulfuro de carbonilo (una molécula lineal) en el papel protagonista. Es una característica breve: la molécula baila sus 1.5 rotaciones en solo 125 billonésimas de segundo (0.000000000125 segundos). Los investigadores hicieron girar la molécula con dos pulsos láser coordinados y la fotografiaron con un tercer pulso, que quita los electrones de la molécula, la rompe en fragmentos y le da una lectura de su posición. Esta "explosión de coulomb" destruye la molécula involucrada para obtener una sola imagen fija, por lo que los investigadores tuvieron que repetir el proceso 651 veces y superponer las imágenes como un libro animado cuántico.

Las cosas se ponen raras en el reino cuántico, por lo que ocasionalmente parece que la molécula apunta en muchas direcciones simultáneamente. Este fenómeno ocurre porque la "alfombra cuántica" solo puede mostrar probabilidad que la molécula está en un punto determinado en un momento determinado (ver:). Sin embargo, incluso estas imágenes pueden darnos información que de otra manera no se vería sobre la dinámica de las moléculas.

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Un colmillo para lo que te aflige

Crédito: "Parche de estampado inspirado en el colmillo de serpiente para el suministro transdérmico de formulaciones líquidas", de Won-Gyu Bae et al. en Medicina Ciencia Traslacional, Vol. 11; 31 de julio de 2019

Las vacunas son vitales en la atención médica moderna, pero las agujas hipodérmicas tradicionales generan miedo en los corazones de muchos. Ahora los investigadores en Corea del Sur han desarrollado una alternativa prometedora: un parche cubierto de minúsculas agujas inspiradas en colmillos de serpiente. El parche está destinado a ser casi indoloro; Estas microagujas, como la que se muestra arriba, tienen solo una fracción de milímetro de largo. Con unos segundos de presión suave, el parche administra el medicamento a través de pequeños agujeros en la piel; Los "colmillos" acanalados permiten que el líquido fluya libremente. Los científicos lo usaron con éxito para administrar una vacuna contra la gripe y un analgésico a ratones, y esperan avanzar con ensayos más grandes en animales y humanos pronto.

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