5 proyectos científicos revolucionarios que podrían cambiar el mundo

Aquí hay cinco de los adelantos más curiosos de su lista de 2016, listos a salir de los laboratorios para ser puestos a prueba en la vida real, informa BBC Mundo:

1. Barrenderos de basura cósmica

Casquillos vacíos de cohetes, enormes satélites muertos, pedazos de vidrio y pequeñísimas cascaritas de pintura están flotando en el espacio, son parte de un virtual "vertedero" compuesto de más de 7.000 toneladas de basura espacial. Esa es la cantidad de objetos que han sido desechados desde el inicio de la era espacial.

La mayoría de los objetos lanzados al espacio siguen en órbita alrededor de la Tierra, amenazando chocar con satélites activos que, entre otras muchas cosas, son vitales para nuestras comunicaciones por Internet y teléfonos móviles.

Ya ha sucedido, demostrando que aun los pequeños fragmentos de naves descartadas en órbita, desplazándose a miles de kilómetros por hora, pueden causar daños catastróficos.

La Estación Espacial Internacional, por ejemplo, tiene que ajustar su posición de manera rutinaria para evitar el impacto de basura cósmica.

Pero, ahora, la misión RemoveDebris (retirar basura) saldrá al rescate. El proyecto, que será lanzado a comienzos de 2017, será el primero en poner a prueba las tecnologías de captura que arrastrarán los desechos de vuelta a la atmósfera terrestre.

"Las tecnologías para recoger la basura que serán probadas están basadas en principios sorprendentemente sencillos. Una es una red espacial, similar a una red de pesca que será lanzada al espacio para agarrar la basura. Una vez capturados, los desechos serán arrastrados por una nave, como un camión de remolque, y devueltos a la tierra.

El calor que se produce al reingresar a la atmósfera quemará la basura, mientras que los trozos que no puedan desintegrarse completamente podrán ser guiados para un amarizaje controlado en el océano Pacífico.

Otros de los sistemas cuenta con una vela plateada que parece una cometa. Está hecha de una membrana ultradelgada. Funciona como la vela de un barco pero está impulsada por fotones emitidos por el Sol. Su misión es halar y arrastrar la basura fuera de su órbita, para caer en espiral hacia la atmósfera terrestre.

2. Rastreador de mosquitos

La lucha contra el mosquito anófeles ha tenido a los científicos ocupados durante décadas. Estos insectos son responsables de la transmisión de malaria, una enfermedad que infecta a millones y causa 438.000 muertes anuales en el mundo. Y ahora hay una nueva amenaza: la resistencia a los insecticidas desarrollada entre la población de mosquitos, debido al aumento en el uso de químicos para combatirlos y los procesos de selección natural que los hace adaptar para sobrevivir.

La resistencia a los insecticidas ha sido reportada en 60 países y ha alcanzado niveles alarmantes en África occidental y oriental. De manera que entender el comportamiento de los mosquitos es crucial si queremos a lograr sacar ventaja en esta lucha.

"Estamos usando cámaras infrarrojas para rastrear las trayectorias de vuelo de los mosquitos alrededor de los mosquiteros. Esta es la primera vez que hemos podido filmar sus movimientos en tan gran escala", comentó a la BBC Josie Parker, investigadora de la Escuela de Medicina Tropical de Liverpool.

El proyecto "Diarios de Mosquitos" examina cuánto tiempo duran en contacto estos insectos con los mosquiteros y cómo el insecticida -contenido en las fibras de esas mallas- evita que se alimenten de la persona durmiendo dentro.

"Es necesario que toquen la malla para que el insecticida surta efecto y un contacto breve no es suficiente. Parte de nuestro trabajo es determinar cuánto tiempo deben posarse en ella para morir", dijo Parker.

La investigación abrirá el camino para diseñar mosquiteros nuevos con fibras e insecticidas más efectivos, que serán simples mejorías que podrían prevenir la muerte de miles. "Los mosquiteros son una barrera física pero si no son efectivos matando a los mosquitos que entran en contacto con la malla, esos mosquitos todavía estarán esperando afuera para picarte cuando despiertes".

3. El secreto de los rayos X en 4D

Se trata de una máquina compleja con un nombre intrigante: el sincrotrón de Rayos X en 4D. Y lo que hace es igualmente desconcertante: permite a los científicos ver hasta el meollo de los materiales. Se puede usar en magma para aprender más sobre las erupciones volcánicas de gran escala o en cristales de hielo para saber cómo hacer que el helado tenga mejor sabor.

"Utilizamos una técnica llamada tomografía de Rayos X computarizada, que depende de una luz muy brillante y tan poderosa que nos permite revelar la estructura interna de los materiales en tres dimensiones. Podemos mirar adentro de cualquier objeto: la gama de aplicaciones es enorme", explicó el doctor Kamel Madi, experto en sincrotrones de la Universidad de Manchester, en Inglaterra.

El rayo del sincrotrón es 10.000 millones de veces más brillante que el Sol y penetra estructuras sin la necesidad de partir el objeto para mirar adentro.

La cámara al otro extremo graba la información que revela el rayo, en imágenes de altísima resolución.

Y la "cuarta dimensión" es el tiempo: los científicos pueden recrear las condiciones que cubren una amplia gama de temperaturas, presiones y atmósferas para replicar las fuerzas a las que están sometidos los materiales en situaciones reales y observar cómo cambian.

"Podemos comprender cómo cambia la morfología de los materiales cuando los fabricamos, así que esta máquina contiene los secretos para mejorar la producción de cosas como el motor de un jet o baterías de litio", añadió el doctor Madi a la BBC.

La técnica también es útil en las ciencias de la medicina, para entender cómo interactúan los implantes con el tejido dentro del cuerpo humano. Madi está observando cómo la artritis afecta el cartílago y qué se puede hacer para mejorar la vida de los artríticos.

4. Arañas trabajadoras

Las telarañas, laboriosamente tejidas, contienen la clave de la siguiente generación de materiales biocompatibles y sustentables. "La tela de araña existe desde hace 300 millones de años y las arañas usan una cantidad mínima para sacar el máximo beneficio", comentó la bióloga Beth Mortimer, del Grupo de Telaraña de la Universidad de Oxford.Las arañas usan proteína para generar sus redes en las que generalmente capturan a sus presas. Pero las investigaciones están ayudando a desenredar la estructura molecular de la telaraña y usos potenciales para humanos se están descubriendo todos los días. Pocos materiales en la naturaleza tiene la capacidad de absorber la cantidad de energía que hacen las telarañas, expresaron los científicos a la BBC. Combinadas con resinas forman fibras de gran resistencia a los impactos.

"La producción de telaraña es energéticamente mil veces más eficiente que la producción de polímeros sintéticos (plásticos, por ejemplo). El desafío ahora es cómo hacerla económicamente viable", continuó Mortimer. Y las pequeñas gotitas de pegamento que la cubren, lo que hace a la telaraña tan pegajosa, han llevado a los científicos a pensar en otras tecnologías inspiradas en material biológico: un pegamento que puede estirarse muchas veces su tamaño original. Además, la telaraña es biocompatible: pruebas clínicas actuales ya han avanzado en experimentar con implantes de telaraña para la reconstitución del cartílago de la rodilla humana.

5. La revolución ósea

Los científicos han diseñado tecnología para desarrollar hueso artificial en el laboratorio sin la necesidad de usar químicos o fármacos, únicamente vibración. Lo llaman "nanopatadas": una técnica que toma células madre de la médula ósea -que pueden convertirse en muchos tipos de células especializadas- y las "patean" a altas frecuencias para estimularlas a que se conviertan en células productoras de hueso.

Así que los nuevos pedazos de huesos son generados por las propias células del paciente, sin químicos ni proteínas de crecimiento que tienen efectos secundarios indeseables. El método no involucra cirugías dolorosas para retirar muestras de hueso de otras partes del cuerpo y tampoco hay riesgo de rechazo del nuevo tejido.

Las pequeñas "nanopatadas" se repiten miles de veces por segundo, desplazando la célula unos 20 nanómetros. El nuevo hueso puede implantarse para fusionarse con el hueso existente o sanar daños óseos. Hasta sería posible darle "nanopatadas" directamente a los pacientes para sanar fracturas sin cirugía y, en el futuro, ayudar a contener los cánceres del hueso de rápido crecimiento.

El impacto de la "revolución de nanopatadas" podría ser enorme, ya que el hueso es el segundo tejido más trasplantado en el mundo, tras la sangre. Las poblaciones ancianas también incrementan la demanda, con más pacientes sufriendo de osteoporosis y fracturas de la cadera. El equipo aspira a poner a prueba su hueso cultivado en laboratorio con personas en los próximos tres años y las terapias podrían estar disponibles en menos de una década.