COMBINATION DELIVERY OF TGF-β INHIBITOR AND IL-2 BY NANOSCALE LIPOSOMAL POLYMERIC GELS ENHANCES TUMOUR IMMUNOTHERAPY

 "Combination delivery of TGF-β inhibitor and IL-2 by nanoscale liposomal polymeric gels enhances tumour immunotherapy". J. Park, S. H. Wrzesinski, E. Stern, M. Look, J. Criscione, R. Ragheb, S. M. Jay, S. L. Demento, A. Agawu, P. L. Limon, A. F. Ferrandino, D. Gonzalez, A. Habermann, R. A. Flavell, T. M. Fahmy. NATURE MATERIALS. In press. DOI: 10.1038/nmat3355

The tumour microenvironment thwarts conventional immunotherapy through multiple immunologic mechanisms, such as the secretion of the transforming growth factor-β (TGF-β), which stunts local tumour immune responses. Therefore, high doses of interleukin-2 (IL-2), a conventional cytokine for metastatic melanoma, induces only limited responses. To overcome the immunoinhibitory nature of the tumour microenvironment, we developed nanoscale liposomal polymeric gels (nanolipogels; nLGs) of drug-complexed cyclodextrins and cytokine-encapsulating biodegradable polymers that can deliver small hydrophobic molecular inhibitors and water-soluble protein cytokines in a sustained fashion to the tumour microenvironment. nLGs releasing TGF-β inhibitor and IL-2 significantly delayed tumour growth, increased survival of tumour-bearing mice, and increased the activity of natural killer cells and of intratumoral-activated CD8⁺ T-cell infiltration. We demonstrate that the efficacy of nLGs in tumour immunotherapy results from a crucial mechanism involving activation of both innate and adaptive immune responses.

El microambiente de los tumores impide la inmunoterapia convencional a través de múltiples mecanismos inmunológicos, tales como la secreción del transformadeor del factor de crecimiento β (TGF-β), el cual atrofia las respuestas inmunológicas del tumor local. Así, las altas dosis de interleuquina-2 (IL-2), una citoquina convencional para el melanoma metastático, inducen sólo respuestas limitadas. Para superar la naturaleza inmunoinhibitoria del microambiente del tumor, se desarollaron nanogeles poliméricos liposómicos (nanolipogeles: nLGs) de complejos de ciclodextrinas-fármacos y de polímeros biodegradables que encapsulan citoquina, los cuales pueden liberar pequeños inhibidores moleculares hidrofóbicos y citoquinas proteicas solubles en agua de manera sostenida hacia el microambiente tumoral. La liberación del inhibidor TGF-β y del IL-2 por parte de los nLGs retrasa significativamente el crecimiento del tumor, incrementando la supervivencia de las ratas con tumores, e incrementando la actividad de las células de defensa naturales y de la activación de la infiltracion celular intratumoral del CD8⁺ T. Se demuestra que la eficacia del uso de nLGs en la inmunoterapia tumoral proviene de un mecanismo crítico que involucra la activación tanto de las respuestas inmunes innatas y adaptativas.

http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat3355.html

DIMENSIÓ NANO

 

Dimensió Nano: nanotechnology exhibition presented at the Museum of Science and Technology of Catalonia (mNACTEC) in Barcelona, Spain from June 28, 2012 to September 15, 2013.

Dimensió Nano: exposición sobre nanotecnología que se presenta en el Museu de la Ciència i la Tècnica de Catalunya (mNACTEC) de Barcelona, España del 28 de Junio de 2012 al 15 de Septiembre de 2013.

http://www.dimensionano.cat/index.php/es/

MATERIALS FOR SPORTS

 

The history of the Olympic and Paralympic games has shown that new materials can play a pivotal role in boosting athletes' performance. Nature Materials has published a Focus issue to highlight the origins of sports technology, the latest developments in high-performance materials from academic and industrial viewpoints, and recent advances in biomaterials for the repair of tissue damaged as a result of sports injuries. This Focus issue is available online for free during the London 2012 Olympic Games:

http://www.nature.com/nmat/focus/materials-sports/index.html 

 La historia de los Juegos Olímpicos y Paraolímpicos ha mostrado que los nuevos materiales pueden jugar un papel crucial en la mejora del desempeño de los atletas. Nature Materials ha publicado un número especial dedicado a resaltar los orígenes de la tecnología en los deportes, los últimos avances en los materiales de alto desempeño desde el punto de vista académico e industrial, y los avances más recientes en biomateriales destinados a la reparación de tejidos dañados por lesiones deportivas. Este número especial está disponible en línea gratuitamente durante los Juegos Olímpicos de Londres 2012:

http://www.nature.com/nmat/focus/materials-sports/index.html

SELF-REPLENISHING SURFACES

 

"Self-Replenishing Surfaces". T. Dikic, W. Ming, R. A. T. M. van Benthem, A. C. C. Esteves, G. de With. ADVANCED MATERIALS. In press. DOI: 10.1002/adma.201200807

Damaged surfaces self-replenish their chemical composition by the spontaneous re-orientation of functional groups chemically bonded to the polymer network. The repair of the surface chemistry leads to the recovery of surface functionality. This self-replenishing approach is suitable to recover many surface-related properties and constitutes a major breakthrough in extending the service life-time of functional materials. 

Las superficies dañadas autoreparan su composición química por medio de la reorientación espontánea de sus grupos funcionales enlazados químicamente a la red polimérica. La reparación de la química de la superficie lleva a la recuperación de la funcionalidad de la superficie. Esta estrategia de autoreparación es apropiada para la recuperación de muchas de las propiedades relacionadas con las superficies, y constituye un gran avance en el aumento del tiempo de vida útil de los materiales funcionales.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200807/abstract

BIOCOMPATIBLE NANOPARTICLES WITH AGGREGATION-INDUCED EMISSION CHARACTERISTICS AS FAR-RED/NEAR-INFRARED FLUORESCENT BIOPROBES FOR IN VITRO AND IN VIVO IMAGING APPLICATIONS

"Biocompatible Nanoparticles with Aggregation-Induced Emission Characteristics as Far-Red/Near-Infrared Fluorescent Bioprobes for In Vitro and In Vivo Imaging Applications". W. Qin, D. Ding, J. Liu, W. Z. Yuan, Y. Hu, B. Liu, B. Z. Tang. ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS 22, 771 (2012). 

DOI: 10.1002/adfm.201102191

Light emission of 2-(2,6-bis((E)-4-(diphenylamino)styryl)-4H-pyran-4-ylidene)malononitrile (TPA-DCM) is weakened by aggregate formation. Attaching tetraphenylethene (TPE) units as terminals to TPA-DCM dramatically changes its emission behavior: the resulting fluorogen, 2-(2,6-bis((E)-4-(phenyl(4′-(1,2,2-triphenylvinyl)-[1,1′-biphenyl]-4-yl)amino)styryl)-4H-pyran-4-ylidene)malononitrile (TPE-TPA-DCM), is more emissive in the aggregate state, showing the novel phenomenon of aggregation-induced emission (AIE). Formulation of TPE-TPA-DCM using bovine serum albumin (BSA) as the polymer matrix yields uniformly sized protein nanoparticles (NPs) with high brightness and low cytotoxicity. Applications of the fluorogen-loaded BSA NPs for in vitro and in vivo far-red/near-infrared (FR/NIR) bioimaging are successfully demonstrated using MCF-7 breast-cancer cells and a murine hepatoma-22 (H₂₂)-tumor-bearing mouse model, respectively. The AIE-active fluorogen-loaded BSA NPs show an excellent cancer cell uptake and a prominent tumor-targeting ability in vivo due to the enhanced permeability and retention effect.

La emisión de 2-(2,6-bis((E)-4-(difenilamino)stiril)-4H-piran-4-ilideno)malononitrilo (TPA-DCM) se debilita ante la formación de agregados. El enlace a TPA-DCM de unidades de tetrafenileteno (TPE) como terminales modifica dramáticamente el comportamiento de emisión: el florógeno resultante, el 2-(2,6-bis((E)-4-(fenil(4′-(1,2,2-trifenilvinil)-[1,1′-bifenil]-4-il)amino)stiril)-4H-pirano-4-ilideno)malononitrilo (TPE-TPA-DCM), es más emisivo en estados de agregación, mostrando un nuevo fenómeno de emisión inducida por agregación (AIE). La elaboración de TPE-TPA-DCM a partir del uso de suero de albúmina bovina (BSA) como matriz polimérica lleva a la fromación de nanopartículas (NPs) de proteínas con tamaño uniforme, alta brillantez y baja citotoxicidad. Se muestran aplicaciones exitosas en bioimagenología in vitro e in vivo en el lejano rojo/cercano infrarrojo (FR/NIR) de las NPs de BSA cargadas con el fluorógeno, utilizando células MCF-7 de cáncer de seno y un modelo de ratón con tumor hepatoma 22 (H₂₂), respectivamente. Las NPs de BSA cargadas con el fluorógeno y AIE activas muestran una excelente captación de células cancerosas y una notable habilidad para etiquetar tumores in vivo, debido al aumento en la permeabilidad y al efecto de retención.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201102191/abstract

RECTANGULAR-SHAPED EXPANDED PHTHALOCYANINES WITH TWO CENTRAL METAL ATOMS

"Rectangular-Shaped Expanded Phthalocyanines with Two Central Metal Atoms". O. Matsushita, V. M. Derkacheva, A. Muranaka, S. Shimizu, M. Uchiyama, E. A. Luk'yanets, N. Kobayashi. JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY 134, 3411 (2012). DOI: 10.1021/ja209589x

Expanded phthalocyanine (Pc) congeners with two Mo or W central metal ions and four isoindole ring moieties have been synthesized using normal Pc formation conditions in the presence of urea. The products have been characterized by electrochemistry; mass spectrometry (MS); IR, electron paramagnetic resonance (EPR), NMR, electronic absorption, and magnetic circular dichroism (MCD) spectroscopies; and X-ray analysis. The X-ray structures have rectangular C_2v symmetry and provide evidence that the central Mo atoms are linked by a single bond and coordinated by two isoindole nitrogen atoms and two nitrogen atoms from the amine moieties. The electronic absorption bands extend into the 1200–1500 nm region. This can be explained using Gouterman’s four-orbital theory. The experimental NMR data and theoretical calculations provide evidence for a heteroaromatic 22-π-electron conjugation system for the ring-expanded Pc system, which satisfies Hückel’s (4n + 2)π aromaticity.

Variantes de ftalocianinas (Pc) expandidas con dos iones metálicos centrales Mo o W y cuatro entidades tipo anillo isoindol se sintetizaron usando las condiciones normales para la formación de Pc, en presencia de urea. Los productos se caracterizaron por técnicas electroquímicas, y espectrometrias de masas (MS), infrarrojo, resonancia electrónica paramagnética (EPR), NMR, absorción electrónica, y dicroísmo circular magnético (MCD), así como mediante análisis de rayos X. Las estucturas obtenidas por rayos X tienen un simetría rectangular C_2v y proporcionan evidencia de que los átomos centrales de Mo están ligados por enlaces sencillos y coordinados por dos átomos de nitrógeno isoindol y por dos átomos de nitrógeno de las entidades amino. Las bandas de absorción electrónica se extienden a la región de los 1200-1500 nm. Esto se explica utilizando la teoría de Gouterman para cuatro orbitales. Los datos experimentales de NMR y los cálculos teóricos proveen evidencia del sistema conjugado heteroaromático de 22 electrones π para el sistema de anillos expandidos de la Pc, el cual satisface la aromaticidad (4n + 2)π de Hückel.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja209589x 

ROLL-TO-ROLL FABRICATION OF MULTILAYER FILMS FOR HIGH CAPACITY OPTICAL DATA STORAGE

"Roll-to-Roll Fabrication of Multilayer Films for High Capacity Optical Data Storage". C. Ryan, C. W. Christenson, B. Valle, A. Saini, J. Lott, J. Johnson, D. Schiraldi, C. Weder, E. Baer, K. D. Singer, J. Shan. ADVANCED MATERIALS. In press. DOI: 10.1002/adma.201200669

3D Optical data storage is demonstrated in co-extruded multilayer films using organic materials. Co-extrusion is able to produce films on a much larger scale at a much lower cost than current methods. The material compatibility and mechanical flexibility allow for new data formats with higher capacities to be realized. 

Se demuestra el almacenamiento óptico 3D de datos en películas multicapa coextruídas, usando materiales orgánicos. La coextrusión es un método capaz de producir películas a una escala mucho mayor y con un costo mucho menro que los métodos actuales. La compatibilidad del material y su flexibilidad mecánica permite nuevos formatos de datos con mayores capacidades.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200669/abstract 

GREEN SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF SILVER NANOPARTICLES PRODUCED USING ARBUTUS UNEDO LEAF EXTRACT

"Green synthesis and characterization of silver nanoparticles produced using Arbutus Unedo leaf extract". P. Kouvaris, A. Delimitis, V. Zaspalis, D. Papadopoulos, S. A. Tsipas, N. Michailidis. MATERIALS LETTERS 76, 18 (2012). DOI: 10.1016/j.matlet.2012.02.025

Metallic nanoparticles have received great attention from chemists, physicists, biologists and engineers who wish to use them for the development of a new generation of nanodevices. In the present study silver nanoparticles were synthesized from aqueous silver nitrate through a simple and eco-friendly route using leaf broth of Arbutus unedo, which acted as a reductant and stabilizer simultaneously. The aqueous silver ions when exposed to the leaf broth were reduced and stabilized over long periods of time resulting in the green synthesis of surface functionalized silver nanoparticles. The bio-reduced silver nanoparticles were appropriately characterized. The results revealed the formation of single crystalline Ag nanoparticles with a narrow size distribution for each sample. The particles, although discrete, were predominately coated with the organic leaf extract forming small aggregates, which makes them stable over long time periods and highly appropriate for coatings or biotechnology applications.

Las nanopartículas metálicas han recibido una amplia atención por parte de químicos, físicos, biólogos e ingenieros, quienes intentan usarlas para el desarrollo de una nueva generación de nanodispositivos. En este estudio se sintetizaron nanopartículas de plata, a partir de nitrato de plata acuoso, a través de una sencilla ruta ecológicamente amigable, usando un extracto de hojas de Arbutus unedo, el cual funciona simultáneamente como agente reductor y como agente estabilizador. Los iones de plata, en fase acuosa, se redujeron y se estabilizaron por largos períodos de tiempo, cuando fueron expuestos al extracto de las hojas, teniéndose así una síntesis verde de nanopartículas de plata con superficie funcionalizada. Las nanopartículas de plata bioreducidas fueron caracterizadas apropiadamente. Los resultados revelan la formación de nanopartículas monocristalinas de plata, con una estrecha distribución de tamaños para cada muestra. Las partículas están levemente, pero predominantemente, cubiertas con el extracto orgánico de las hojas, formando pequeños agregados, los cuales las vuelven estables por largos períodos de tiempo y también las vuelven altamente apropiadas para aplicaciones biotecnológicas y de recubrimientos.

http://dx.doi.org/10.1016/j.matlet.2012.02.025

VISIBLY TRANSPARENT POLYMER SOLAR CELLS PRODUCED BY SOLUTION PROCESSING

"Visibly Transparent Polymer Solar Cells Produced by Solution Processing". C. -C. Chen, L. Dou, R. Zhu, C. -H. Chung, T. -B. Song, Y. B. Zheng, S. Hawks, G. Li, P. S. Weiss, Y. Yang. ACS NANO. In press. DOI: 10.1021/nn3029327

Visibly transparent photovoltaic devices can open photovoltaic applications in many areas, such as building-integrated photovoltaics or integrated photovoltaic chargers for portable electronics. We demonstrate high-performance, visibly transparent polymer solar cells fabricated via solution processing. The photoactive layer of these visibly transparent polymer solar cells harvests solar energy from the near-infrared region while being less sensitive to visible photons. The top transparent electrode employs a highly transparent silver nanowire–metal oxide composite conducting film, which is coated through mild solution processes. With this combination, we have achieved 4% power-conversion efficiency for solution-processed and visibly transparent polymer solar cells. The optimized devices have a maximum transparency of 66% at 550 nm.

Los dispositivos fotovoltaicos transparentes a la luz visible pueden abrir a muchas áreas a las aplicaciones fotovoltaicas, tales como edificios integrados con elementos fotovoltaicos o cargadores fotovoltaicos integrados para electrónica portátil. Se demuestra el alto desempeño de celdas solares poliméricas transparentes a la luz visible, hechas a partir de una solución. La capa fotoactiva de estas celdas solares poliméricas transparentes a la luz visible colecta la energía solar correspondiente a la región del infrarrojo cercano, siendo poco sensible a los fotones visibles. El electrodo transparente superior utiliza una película conductora hecha de compuestos transparentes de nanoalambres de plata y óxidos metálicos, la cual se deposita a través de procesos suaves en solución. Con esta combinación, se alcanza un 4% de eficiencia en la conversión de potencia en las celdas solares poliméricas transparentes a la luz visible y procesadas a partir de soluciones. Los dispositivos optimizados tienen una transparencia máxima del 66% a 550 nm.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nn3029327

VANADIUM PENTOXIDE NANOPARTICLES MIMIC VANADIUM HALOPEROXIDASES AND THWART BIOFILM FORMATION

"Vanadium pentoxide nanoparticles mimic vanadium haloperoxidases and thwart biofilm formation". F. Natalio, R. André, A. F. Hartog, B. Stoll, K. P. Jochum, R. Wever, W. Tremel. NATURE NANOTECHNOLOGY. In press. DOI: 10.1038/nnano.2012.91

Marine biofouling—the colonization of small marine microorganisms on surfaces that are directly exposed to seawater, such as ships' hulls—is an expensive problem that is currently without an environmentally compatible solution. Biofouling leads to increased hydrodynamic drag, which, in turn, causes increased fuel consumption and greenhouse gas emissions. Tributyltin-free antifouling coatings and paints based on metal complexes or biocides have been shown to efficiently prevent marine biofouling. However, these materials can damage the environment through metal leaching (for example, of copper and zinc) and bacteria resistance. Here, we show that vanadium pentoxide nanowires act like naturally occurring vanadium haloperoxidases to prevent marine biofouling. In the presence of bromide ions and hydrogen peroxide, the nanowires catalyse the oxidation of bromide ions to hypobromous acid (HOBr). Singlet molecular oxygen (¹O₂) is formed and this exerts strong antibacterial activity, which prevents marine biofouling without being toxic to marine biota. Vanadium pentoxide nanowires have the potential to be an alternative approach to conventional anti-biofouling agents.

La biocorrosión marina - la colonización de pequeños microorganismos marinos en superficies que están expuestas directamente al agua de mar, tales como los cascos de los barcos - es un problema costoso que actualmente no tiene una solución ambientalmente compatible. La biocorrosión lleva al aumento de resistencia hidrodinámica, la cual, a su vez, provoca el aumento en el consumo de combustible y en la emisión de gases invernadero. Los recubrimientos y pinturas anticorrosión libres de tributil estaño, hechas a base de complejos metálicos o biocida han demostrado prevenir eficientemente la biocorrosión marina. Sin embargo, estos materiales pueden dañar el ambiente a través de la liberación de los metales (por ejemplo, de cobre o de zinc) y de la resistencia de las bacterias. Aquí se muestra que los nanoalambres de pentóxido de vanadio funcionan como la haloperoxidasas de vanadio que se dan naturalmente para prevenir la biocorrosión marina. En presencia de iones de bromo y de peróxido de hidrógeno, los nanoalambres catalizan la oxidación de los iones de bromo en ácido hipobromoso (HOBr). Se forma oxígeno molecular singulete (¹O₂) y éste ejerce una fuerte actividad antibacterial, la cual previene la biocorrosión marina sin que se tóxico a la biota marina. Los nanoalambres de pentóxido de vanadio representan una alternativa potencial a los agentes antibiocorrosión convencionales.

http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2012.91.html

SOLUTION-PROCESSED INORGANIC BULK NANO-HETEROJUNCTIONS AND THEIR APPLICATION TO SOLAR CELLS

 

"Solution-processed inorganic bulk nano-heterojunctions and their application to solar cells". A. K. Rath, M. Bernechea, L. Martinez, F. P. Garcia de Arquer, J. Osmond, G. Konstantatos. NATURE PHOTONICS. 

In press. DOI: 10.1038/nphoton.2012.139

In the last decade, solution-processed quantum dot/nanocrystal solar cells have emerged as a very promising technology for third-generation thin-film photovoltaics because of their low cost and high energy-harnessing potential. Quantum dot solar cell architectures developed to date have relied on the use of bulk-like thin films of colloidal quantum dots. Here, we introduce the bulk nano-heterojunction concept for inorganic solution-processed semiconductors. This platform can be readily implemented by mixing different semiconductor nanocrystals in solution and allows for the development of optoelectronic nanocomposite materials with tailored optoelectronic properties. We present bulk nano-heterojunction solar cells based on n-type Bi₂S₃ nanocrystals and p-type PbS quantum dots, which demonstrate a more than a threefold improvement in device performance compared to their bilayer analogue, as a result of suppressed recombination.

En la última década, las celdas solares procesadas a partir de soluciones de nanocristales/puntos cuánticos han emergido como una tecnología promisoria para películas delgadas fotovoltaicas de tercera generación, debido a su bajo costo y a su potencialmente alta eficiencia energética. Las arquitecturas de las celdas solares hechas de puntos cuánticos que se han desarrollado hasta el día de hoy se basan en el uso de películas delgadas tipo bulto de puntos cuánticos coloidales. Aquí se presenta el concepto de nanoheterounión de bulto para semiconductores procesados a partir de una solución. Esta plataforma puede implementarse rápidamente mediante la mezcla de distintos nanocristales semiconductores en solución, y permite el desarrollo de materiales nanocompositos optoelectrónicos con propiedades optoelectrónicas controlables. Se presentan celdas solares con nanoheterouniones de bulto basadas en nanocristales tipo n de Bi₂S₃ y puntos cuánticos tipo p de PbS, lo cual demuestra una mejoría de tres veces el desempeño del dispositivo, en comparación con su análogo bicapa, como un resultado de la supresión de la recombinación.

http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2012.139.html 

NANOCRYSTALLINE CELLULOSE

This video from http://www.celluforce.com/en/ briefly shows some of the areas where nanoscience impacts, in particular some areas where the use of nanocrystalline cellulose impacts.

Este video de http://www.celluforce.com/en/ muestra brevemente algunas de las áreas en las que la nanociencia tiene impacto, en particular algunas áreas en las que el uso de celulosa nanocristalina tiene impacto.

HIERARCHICAL NANOSTRUCTURED CONDUCTING POLYMER HYDROGEL WITH HIGH ELECTROCHEMICAL ACTIVITY

"Hierarchical nanostructured conducting polymer hydrogel with high electrochemical activity". L. Pan, G. Yu, D. Zhai, H. R. Lee, W. Zhao, N. Liu, H. Wang, B. C. -K. Tee, Y. Shi, Y. Cui, Z. Bao. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA. In press. DOI: 10.1073/pnas.1202636109 

Conducting polymer hydrogels represent a unique class of materials that synergizes the advantageous features of hydrogels and organic conductors and have been used in many applications such as bioelectronics and energy storage devices. They are often synthesized by polymerizing conductive polymer monomer within a nonconducting hydrogel matrix, resulting in deterioration of their electrical properties. Here, we report a scalable and versatile synthesis of multifunctional polyaniline (PAni) hydrogel with excellent electronic conductivity and electrochemical properties. With high surface area and three-dimensional porous nanostructures, the PAni hydrogels demonstrated potential as high-performance supercapacitor electrodes with high specific capacitance (∼480 F·g^-1), unprecedented rate capability, and cycling stability (∼83% capacitance retention after 10,000 cycles). The PAni hydrogels can also function as the active component of glucose oxidase sensors with fast response time (∼0.3 s) and superior sensitivity (∼16.7 μA·mM^-1). The scalable synthesis and excellent electrode performance of the PAni hydrogel make it an attractive candidate for bioelectronics and future-generation energy storage electrodes. 

Los hidrogeles hechos de polímeros conductores representan a una única clase de materiales que combinan las características ventajosas de los hidrogeles con las de los conductores orgánicos, y han sido usados para múltiples aplicaciones en dispositivos tales como los dedicados a la bioelectrónica o al almacenamiento de energía. Normalmente son sintetizados a partir de la polimerización del monómero del polímero conductor en una matriz de hidrogel no conductora, resultando en el deterioro de sus propiedades eléctricas. Aquí se reporta una síntesis versatil y escalable de un hidrogel de polianilina (PAni) multifuncional, con excelentes propiedades electroquímicas y de conductividad electrónica. Los PAni hidrogeles, con su alta área superficial y sus nanoestructuras porosas tridimensionales, han demostrado un potencial alto desempeño como electrodos supercapacitores con una alta capacitancia específica (∼480 F·g^-1), con una rapidez y una estabilidad cíclica sin precedentes (∼83% de retención de la capacitancia después de 10,000 ciclos). Los hidrogeles PAni también pueden funcionar como el componente activo de los sensores de la glucosa oxidasa, con un corto tiempo de respuesta (∼0.3 s) y una sensibilidad superior (∼16.7 μA·mM^-1). La síntesis escalable y el excelente desempeño como electrodos de los hidrogeles PAni los convierte en un candidato atractivo para la bioelectrónica y para la generación futura de electrodos que almacenan energía.

http://www.pnas.org/content/early/2012/05/24/1202636109.abstract

2011-2017 SOL-GEL MARKET FORECASTING

Recently, BCC Research has published its 2011-2017 market forecasting for the sol-gel processing of advanced materials: 

http://www.bccresearch.com/report/sol-gel-processing-ceramics-glass-avm016f.html 

Recientemente, BCC Research ha publicado su estudio de mercado 2011-2017 para el procesamiento sol-gel de materiales avanzados:

http://www.bccresearch.com/report/sol-gel-processing-ceramics-glass-avm016f.html

DYNAMIC INTERACTIVE MEMBRANES WITH PRESSURE-DRIVEN TUNABLE POROSITY AND SELF-HEALING ABILITY

"Dynamic Interactive Membranes with Pressure-Driven Tunable Porosity and Self-Healing Ability". P. Tyagi, A. Deretani, D. Bouyer, D. Cot, V. Gence, M. Barboiu, T. N. T. Phan, D. Bertin, D. Gigmes, D. Quemener. ANGEWANDTE CHEMIE INTERNATIONAL EDITION. In press. DOI: 10.1002/anie.201201686

When pressure is applied to dynamic interactive membranes consisting of micelles composed of a triblock copolymer, their morphologies can be fine-tuned. Membranes with a range of porosities are accessible which can regulate and thereby control filtration performance and also display effective autonomous healing. 

Cuando se aplica presión a membranas dinámicas interactivas hechas de micelas compuestas de un copolímero tribloque, es posible controlar sus morfologías. Es posible lograr membranas con un cierto intervalo de porosidades, las cuales pueden regular y controlar el desempeño de filtrado, así como efectuar autoreparaciones autónomas efectivas.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201201686/abstract

TOWARDS TEXTILE ENERGY STORAGE FROM COTTON T-SHIRTS

"Towards Textile Energy Storage from Cotton T-Shirts". L. Bao, X. Li. ADVANCED MATERIALS 24, 3246 (2012). DOI: 10.1002/adma.201200246

A simple chemical activation route is developed to convert insulating cotton T-shirt textiles into highly conductive and flexible activated carbon textiles (ACTs) for energy-storage applications. Such conversion gives these ACTs an ideal electrical double-layer capacitive behavior. The constructed asymmetric supercapacitors based on the ACTs and MnO₂/ACT composite show superior electrochemical performances. 

Se desarrolló una ruta sencilla de activación química para convertir la tela de algodón de las camisetas, que es aislante, en una tela altamente conductora y flexible de textiles de carbón activado (ACTs), para aplicaciones de almacenamiento de energía. Tal conversión le da a estas ACTs un comportamiento capacitivo, eléctrico, de doble capa, que es ideal. Los supercapacitores asimétricos hechos de compuestos de ACTs y MnO₂/ACT muestran desempeños electroquímicos superiores.

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201200246/abstract

PAINTABLE BATTERY

"Paintable battery". N. Singh, C. Galande, A. Miranda, A. Mathkar, W. Gao, A. Leela, M. Reddy, A. Vlad, P. M. Ajayan. SCIENTIFIC REPORTS 2, 481 (2012). DOI: 10.1038/srep00481

http://www.nature.com/srep/2012/120628/srep00481/full/srep00481.html 

Translation to spanish:

N. Singh: Aquí se presenta un nuevo concepto: las baterías que se pueden pintar. Las baterías que tenemos en nuestras laptops o en nuestros teléfonos móviles comúnmente se realizan enrollando todas las componentes y manteniéndolas en contacto en un cilindro, y entonces se empacan dentro de cubiertas rígidas. Pero para hacer baterías que se puedan pintar se ha seguido una estrategia distinta. Primero, se pusieron todas las componentes en pinturas, y se utilizan estas pinturas para que, literalmente, se puedan pintar sobre cualquier superficie, sin necesidad de hacer nada más que rociarlas.

C. Galande: Las baterías que se pueden pintar presentan un desempeño similar al de las baterías comerciales. La demostración que se ve aquí consiste en hacer pasar corriente eléctrica en esta palabra para iluminarla, la cual depende del tamaño de las celdas que hemos realizado en el laboratorio. Ahora estamos trabajando con el proceso que permita tener mayor control en la fabricación y mejorar su desempeño.

N. Singh: Esto significa que existe flexibilidad en la elección del substrato en el que se depositan las baterías. Se pueden hacer baterías pintables prácticamente sobre cualquier material: metal, vidrio, cerámicos o plásticos, y también sobre superficies con distintas formas geométricas. Básicamente, usando esta estrategia, se puede convertir en una batería cualquier objeto o cualquier superficie. Estas baterías pintables no necesitan de algún compartimiento extra que las contenga para que puedan formar parte de un dispositivo, como sí ocurre con las baterías que actualmente se utilizan.

Me parece que la integración de celdas solares y baterias en los objetos representa un camino motivante para la combinación del almacenamiento y la captura de energía sobre cualquier superficie, que potencialmente puede impulsar fuertemente el uso de energía solar.

N. Singh: Las baterías pintables ofrecen un nuevo y amplio panorama de posibilidades para la integración de dispositivos de almacenamiento de energía. Por ejemplo, los ladrillos cerámicos pueden funcionar como baterías, y se pudieran usar como pared exterior de una casa. Estas baterías, a su vez, pudieran cubrirse con celdas solares, y con la combinación de celdas solares y baterías serían capaces de capturar y almacenar energía solar para convertirla en electricidad útil.

C. Galande: Sería muy bueno que se pudieran realizar baterías de iones de litio que no fueran sensibles al aire o a la humedad, porque así se reducirían dramáticamente los costos de fabricación y de empaquetamiento. Tal vez se pueda hacer un paquete previamente ensamblado de dos o tres celdas, el cual se pueda adquirir, por ejemplo, en una tienda home depot, y así poder tener baterías pintables en cualquier superficie que se quiera; pienso que se puede integrar a la tecnología futura.

EXPERIMENTAL REALIZATION OF THREE-DIMENSIONAL INDEFINITE CAVITIES AT THE NANOSCALE WITH ANOMALOUS SCALING LAWS

 "Experimental realization of three-dimensional indefinite cavities at the nanoscale with anomalous scaling laws". X. Yang, J. Yao, J. Rho, X. Yin, X. Zhang. NATURE PHOTONICS 6, 450 (2012). 

DOI: 10.1038/nphoton.2012.124

 Metamaterials allow for extraordinary electromagnetic properties that are not attainable in nature. Indefinite media with hyperbolic dispersion, in particular, have found intriguing applications. The miniaturization of optical cavities increases the photon density of states and therefore enhances light–matter interactions for applications in modern optoelectronics. However, scaling down the optical cavity is limited to the diffraction limit and by the reduced quality factor. Here, we experimentally demonstrate an optical cavity made of indefinite metamaterials that confines the electromagnetic field to an extremely small space. The experiments reveal that indefinite cavities demonstrate anomalous scaling laws: cavities with different sizes can resonant at the same frequency, and a higher-order resonance mode oscillates at a lower frequency. We also demonstrate a universal fourth power law for the radiation quality factor of the wave vector. Cavities with sizes down to λ/12 are realized with ultrahigh optical indices (up to 17.4), a feature that is critically important for many applications.

Los metamateriales permiten extraordinarias propiedades electromagnéticas que no se dan de manera natural. En particular, medios indefinidos con dispersión hiperbólica han mostrado aplicaciones interesantes. La miniaturización de las cavidades ópticas aumenta la densidad de estados de los fotones y por lo tanto aumenta las interacciónes de la luz con la materia en las aplicaciones de optoelectrónica moderna. Sin embargo, la disminución de las dimensiones de la cavidad óptica está limitada por el límite de difracción y por el reducido factor de calidad. Aquí se muestra experimentalmente una cavidad óptica hecha de metamateriales indefinidos que confinan el campo electromagnético a un espacio extremadamente pequeño. Los experimentos revelan que las cavidades indefinidas muestran leyes de escalamiento anómalas: cavidades de diferentes tamaños pueden resonar a una misma frecuencia, y un modo de resonancia de orden mayor oscila a una frecuencia menor. También se muestra una ley universal de cuarta potencia para el factor de calidad de radiación del vector de onda. Se lograron cavidades con tamaños tan pequeños como λ/12 con índices ópticos ultraaltos (de hasta 17.4), que es una característica de importancia crítica para muchas aplicaciones.

http://www.nature.com/nphoton/journal/v6/n7/full/nphoton.2012.124.html