Simulación de la NOAA para la propagación del tsunami de Honshu en el Océano Pacífico

Japón es un archipiélago cuyas cuatro islas más grandes son Hokkaidō, Honshu, Kyushu, y Shikoku. La segunda de ellas, Honshu ha sido la más afectada por el tsunami generado por el terromoto de grado 8’9 en la escala de Richter cuyo epicentro se ha situado en las coordenadas 38.322°N, 142.369°E, a las 05:46 UTC. Aproximadamente a unos 130 km al este de la ciudad de Sendai (la más dañada). Unos 25 minutos más tarde, el tsunami generado por el terremoto fue detectado por las boyas oceánicas DART®, en concreto por la boya 21418. La simulación que ha permitido obtener el vídeo que abre esta entrada ha sido desarrollada por la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) a partir de las medidas de cuatro boyas oceánicas (mostradas como puntos amarillos cercanos a Japón). Más información en inglés en “Tsunami Event – March 11, 2011 Honshu,” NOAA Main Event Page. El vídeo se puede descargar en formato .mov en mejor resolución aquí.

Supongo que estarás harto de leer información sobre el tsunami de Japón por doquier. Si aún te quedan fuerzas para leer algo más, en este blog te recomiendo “¿Interesado en tsunamis? Algunos enlaces de interés,” 31 enero 2008; y ““El tsunami de 2004 en Sumatra no fue de tipo solitón” gana el premio al mejor artículo en física de fluidos de 2008,” 7 abril 2009. Y por cierto, más información sobre el desastre en la wikipedia: “Terremoto y tsunami de Japón de 2011.”

¿Por qué es difícil predecir el próximo gran terremoto? Los sismógrafos modernos son muy sensibles y son capaces de calcular el lugar exacto donde se ha producido un terremoto, así como su magnitud. Sin embargo, los científicos aún son incapaces de predecir cuándo y dónde se producirá el próximo gran terremoto. Se ha avanzado mucho desde que Alfred Wegener propuso en 1915 la teoría de la tectónica de placas (que no fue aceptada hasta la década de 1960), la teoría que explica por qué se producen los terremotos. Sin embargo, ni la tecnología actual ni las teorías sismológicas más avanzadas pueden predecir el próximo gran terremoto. EE.UU., China y Japón tienen a cientos de científicos estudiando el problema, que aún se nos escapa. El método de pronóstico más estudiado se centra en los temblores de menor importancia que a menudo anuncian un terremoto de gran tamaño. Por desgracia, este método es propenso a las falsas alarmas, porque la gran mayoría de los temblores de menor importancia no son seguidos por otros mayores. Además, muchos grandes terremotos no fueron precedidos por temblores más pequeños. China predijo con éxito en 1975 un gran terremoto (7’3 grados) y logró evacuar a las personas en sus proximidades, pero en los últimos 20 años, ha emitido más de 30 falsas alarmas y no fueron capaces de predecir el terremoto de 2008 que devastó el este de Sichuán. Los científicos del USGS de EE.UU. también predijeron en 1985 un próximo gran terremoto en Parkfield, California, provocado por la famosa falla de San Andrés (desde 1850 esta zona había sufrido un terremoto de magnitud 6 o superior cada 22 años en promedio). Se estimó con una probabilidad del 95 por ciento que un terremoto de magnitud 6 o mayor sucedería en 1993. Pero el siguiente gran terremoto en Parkfield ocurrió en 2004, 11 años después del período de predicción inicial. Hay muchos métodos de predicción de terremotos propuestos, pero la verdad es que todavía la sismología está muy lejos de poder predecir a corto plazo el próximo gran terremoto. Nos lo ha contado John Horgan, “Japan earthquake demonstrates the limits—and power—of science,” Scientific American, Mar 11, 2011.

II Carnaval de Biología: Hacia los orgánulos celulares artificiales fabricados con polímeros

Imagina un futuro en el que los médicos introducirán orgánulos artificiales en ciertas células de tu cuerpo capaces de producir medicamentos cuando la célula lo requiera. Ese futuro es aún lejano, pero Shum et al. han publicado en la revista Angewandte Chemie el primer paso hacia la incorporación de orgánulos artificiales en una célula, la fabricación de una jerarquía de cápsulas anidadas cuyas paredes están formadas por pequeños polímeros capaces de almacenar agua en su interior. El siguiente paso será demostrar que estas cápsulas son capaces de atravesar la pared celular e incorporarse al interior de una célula viva como un elemento más de ella. Podría parecer lejano este momento, pero según nos cuentan Takamasa Harada y Dennis E. Discher, “Materials science: Bubble wrap of cell-like aggregates,” Nature 471: 172–173, 10 March 2011, quizás no esté tan lejos. Se han hecho eco del artículo técnico de H. C. Shum, Y.-J. Zhao, S.-H. Kim, and D. A. Weitz, “Multicompartment polymersomes from double emulsions,” Angewandte Chemie International Edition 50: 1648-1651, 2011 [gratis en la web]. Esta entrada participa en la II Edición del Carnaval de Biología, que se celebra durante este mes en el blog La muerte de un ácaro.

Los autores del artículo han utilizado técnicas de formación de burbujas utilizando microfluidos gracias a emulsiones dobles agua-aceite-agua (W/O/W o water-in-oil-in-water). El resultado son gotas de agua rodeadas por aceite que a su vez nadan en una solución de acuosa. El nuevo artículo también ha logrado vesículas multicompartimento que pueden almacenar substancias con una actividad diferente en su interior (tanto múltiples gotas unas dentro de otras, como gotas pegadas a otras  cara con cara); la figura de abajo ilustra estas estructuras que recuerdan a pompas de jabón pegadas unas a otras.

La clave del logro alcanzado está en los ingredientes utilizados para fabricar el aceite, una mezcla de cloroformo y hexano, y las propiedades del copolímero utilizado (un copolímero es un polímero formado por uno o más cadenas de polímeros de diferente composición química que están conectados entre sí). La solubilidad de este copolímero es mayor en uno de los solventes (cloroformo) que en el otro (hexano). Además, su carácter anfifílico (posee dos cadenas poliméricas, una hidrofóbica y otra hidrofílica) hace que forme membranas; estas membranas se cierran encapsulando una gota de agua cuando el cloroformo (que es volátil) se evapora. Como la solubilidad del copolímero en el hexano restante es más baja que en la mezcla cloroformo-hexano original, estas gotas de agua encapsuladas pueden pegarse las unas a las otras y formar cápsulas dobles. El “pegamento” de estas burbujas dobles es bastante fuerte, según los autores.

El copolímero utilizado por los autores es biocompatible (PEG-b-PLA) y está aprobado por la Administración de EE.UU. (US Food and Drug Administration) para su uso como contenedor de medicamentos.  De hecho, el PEG-b-PLA ya ha sido utilizado para la dosificación de terapias basadas en ácidos nucléicos (ARN de interferencia o oligonucleótidos antisentido) tanto a nivel celular como en animales vivos de laboratorio. Por supuesto, todavía quedan muchos problemas por resolver pero el logro de Shum et al. estimulará a muchos grupos de investigación en el desarrollo de aplicaciones biomédicas de estos orgánulos celulares artificiales.