Poniendo a prueba energía eólica más barata

Un tipo de transmisión continuamente variable podría conducir hacia un tipo de energía eólica más barata—si alcanza la robustez suficiente.

Los fondos del estímulo federal entregados a un consorcio de investigación de energía eólica liderado por el Instituto de Tecnología de Illinois lograrán acelerar las pruebas de unas pequeñas turbinas eólicas que podrían conducir hacia la creación de máquinas más eficientes a gran escala. Las turbinas de 8 kilovatios, producidas por Viryd Tecnologies, con sede en Cedar Park, Texas, utilizan un método mecánico—una tecnología de transmisión variable continua (CVT, en inglés)—para convertir las velocidades fluctuantes del viento en el flujo preciso de corriente alterna necesario en las redes eléctricas. Si logra reemplazar a los caros componentes que se usan para regular la potencia en la mayoría de las turbinas hoy día, esta misma tecnología se podría usar para reducir el coste de la generación de energía eólica a cualquier escala.

La cuestión consiste en si la CVT es lo suficientemente robusta o no. La compañía Fallbrook Technologies, dependiente de Viryd, ya ha empezado a comercializar su tecnología como alternativa a los mecanismos para el cambio de velocidades en bicicletas de alta gama, y está trabajando en aplicaciones para vehículos de mayor tamaño. La energía eólica, sin embargo, es una aplicación particularmente exigente, según Jason Cotrell, ingeniero senior en el Departamento de Energía del Centro Nacional de Tecnología Eólica de Golden, Colorado. “Las turbinas eólicas están sujetas a un par de torsión muy alto durante 80.000 horas de operación, por lo que el ambiente que las rodea es muy desafiante,” afirma Cotrell. “Las CVTs tienden a ser complejas, y aún no hemos verificado que sean apropiadamente robustas.”

La mayoría de las CVTs varían las proporciones de transmisión mediante la inserción de unas correas de metal por encima y por debajo de una serie de piezas de precisión curvadas—un diseño que cuesta mucho dinero implementar en un alto par de torsión. La tecnología de Fallbrook se basa en piezas comparativamente más simples, y según el director tecnológico de la compañía, Rob Smithson, da como resultado un coste menor y una mayor durabilidad. “Es básicamente un gran cojinete de bolas, lo cual es una materia prima global,” afirma Smithson.

La CVT transfiere la potencia entre una serie de anillos—un anillo de entrada y uno de salida—a través de unas bolas rodantes colocadas entre ellos (siete u ocho bolas, cada una de ellas ligeramente más pequeña que una bola de golf, en el caso de Viryd.) Al inclinar el eje de rotación de las bolas se provoca que los anillos viajen distintas distancias con cada rotación de las bolas. Un fluido de transmisión presurizado evita que las bolas y los anillos se mastiquen entre ellos durante el proceso.

El director general de Viryd, John Langdon, afirma que su sistema de control de turbina usa la inclinación de las bolas para girar el rotor de la turbina a la frecuencia óptima necesaria para maximizar la captura de energía para una velocidad de viento determinada, y para sincronizar la salida de corriente alterna desde el generador de la turbina con la red eléctrica. Como resultado, se utiliza una cantidad substancialmente menor de componentes de potencia electrónicos, así como generadores menos sofisticados. Langdon promete que las turbinas serán un 20 por ciento menos caras que las turbinas de 8 kilovatios existentes hoy día, cuya instalación está alrededor de los 40.000 dólares.

El proyecto de 8 millones de dólares, liderado por el Instituto Wanger para la Investigación de Energía Sostenible del Instituto de Tecnología de Illinois, es uno de varios cuyo objetivo consiste en poner a prueba si este tipo de turbinas más baratas pueden durar a largo plazo. Si estos prototipos consiguen el apoyo necesario, el plan de Langdon es instalar 50 más para distribuidores durante la primera mitad del año siguiente, y después empezar con el marketing de la turbina entre los propietarios de casas y pequeños negocios durante la segunda mitad del año. La turbina está previsto que genere alrededor de 10.000 kilovatios-hora de electricidad al año, lo que se acerca al presupuesto energético del propietario de hogar medio en los EE.UU.. Langdon prevé que el mercado estará preparado, gracias a los incentivos estatales y federales.

El objetivo final de Viryd es llegar a la escala de las granjas eólicas. Escalar la tecnología CVT para conseguir ese objetivo es cuestión de incrementar el tamaño y el número de bolas para así soportar el mayor par de torsión que generan las aspas de mayor tamaño de las máquinas a gran escala, que pueden exceder los 60 metros de longitud (15 veces más que las aspas de la turbina de 8 kilovatios de Viryd). Una turbina a gran escala podría necesitar 12 bolas de medio metro de diámetro, afirma Langdon.

Como mínimo existe otra startup que persigue el mismo tipo de oportunidad—IQwind en Israel. El mes pasado IQwind firmó un acuerdo con el grupo de manufactura español Grupo Guascor para producir sus transmisiones de velocidad variable y actualizar las turbinas eólicas de 750 kilovatios.

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Uso de electricidad en los tumores cerebrales

Combinados con la quimioterapia, el uso de campos eléctricos ayuda a prevenir el crecimiento de los tumores cerebrales letales.

El cáncer de cerebro conocido como gliobastoma multiforme, particularmente letal, es un tipo de cáncer de rápido crecimiento, difícil de tratar y que casi siempre termina con la muerte del paciente; incluso con la aplicación de intensas terapias, los pacientes tienen una esperanza de vida media de menos de dos años. Sin embargo los científicos están investigando nuevas forma de atacar a este tipo de tumor cerebral, y una compañía puede que acabe teniendo éxito. NovoCure, una pequeña startup fundada en Israel en 2000, ha desarrollado un dispositivo que utiliza un campo eléctrico para interrumpir el crecimiento de las células cancerígenas, y los primeros resultados son prometedores. De diez pacientes que empezaron a utilizar el dispositivo en combinación con quimioterapia poco después del diagnóstico inicial, siete siguen vivos más de cuatro años después, y cinco de ellos no muestran signos de que el cáncer haya progresado.



El dispositivo de NovoCure consiste en unos pares de electrodos aislados y colocados en el cuerpo del paciente cerca de los tumores, unidos por correas a una batería de tres kilos que los pacientes llevan consigo a todas partes. Los electrodos emiten unos campos eléctricos de baja intensidad que rápidamente se alternan para crear una corriente que no tiene ningún efecto en los tejidos del cuerpo, excepto en las células en proceso de división. Justo antes de que una célula se divida en dos, brevemente crea una forma de reloj de arena antes de que las dos células hijas se separen, y esta forma es particularmente sensible a la electricidad. La corriente se concentra en la estrecha cintura de la célula, y justo en el momento de la división, la membrana celular se destruye y las células se desintegran.

Las pruebas anteriores demostraron resultados iniciales prometedores, primero en pacientes con gliobastomas recurrentes que ya habían pasado por todas las opciones de tratamiento posibles, y después en pacientes recién diagnosticados con la enfermedad. Los nuevos resultados son tan prometedores que la compañía está reclutando a 283 nuevos pacientes de glioblastoma a lo largo de los Estados Unidos y en Europa para participar en una pruebas clínicas pivotales de dos años de duración. (El proceso de aprobación de dispositivos médicos de la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE.UU. sólo requiere dos fases de pruebas clínicas, la piloto y la pivotal, al contrario que con los medicamentos, donde son necesarias tres fases.) Los resultados recientes de una serie de pruebas piloto para el cáncer de pecho muestran que la combinación de campos eléctricos y quimioterapia tradicional puede que aumente la supervivencia y disminuya la progresión de la enfermedad en aquellos pacientes con cáncer de pulmón en fase avanzada y células de gran tamaño.

Aunque tanto la quimioterapia como los campos eléctricos generados por el dispositivo tienen efectos sobre el cáncer al ser usados de forma individual, cuando se unen sus propiedades se incrementan—los campos eléctricos parecen hacer que las células cancerígenas sean más susceptibles a la quimioterapia sin aumentar los efectos secundarios o la toxicidad.

“Prácticamente todas las quimioterapias están diseñadas para atacar a receptores específicos o a células cancerígenas, y normalmente atacan a tipos o subtipos muy específicos de cáncer,” afirma el fisiólogo Yoram Palti, fundador y director de NovoCure, y que se encargó del desarrollo de la terapia. En contraste, afirma, la radiación ataca a todos los tipos de cáncer, pero su capacidad para atacar a las células cancerígenas y dejar intactos el resto de tejidos es relativamente baja. “Yo buscaba una modalidad única que pudiera ser efectiva contra todos o la mayoría de tipos de cáncer, sin los efectos negativos de la radiación,” afirma Palti. El campo eléctrico parece hacer justamente eso. “En el laboratorio, es efectivo contra todos los tipos de células cancerígenas que pusimos a prueba.”

Los tratamientos típicos contra los glioblastomas consisten en cirugía seguida de quimioterapia y radiación simultánea. Después de aproximadamente cuatro semanas, se detiene la radiación y la quimioterapia continúa. Sin embargo la razón por la que el glioblastoma es tan letal se debe a que las células cancerígenas se expanden por el cerebro mucho antes de que puedan ser detectadas por los escáneres de IRM. “Los caballos ya están fuera del establo, por así decirlo,” afirma Herbert Engelhard, director de neuro-oncología en la división de neurocirugía de la Universidad de Illinois, Chicago. “La terapia de NovoCure tiene el potencial de hacer un seguimiento o afectar a aquellas células cancerígenas que se encuentran en las partes profundas del cerebro, puesto que el campo eléctrico va más allá de lo que se puede ver en las IRM del tumor cerebral.”

Engelhard, que es uno de los investigadores primarios del estudio y tiene una serie de pacientes en las pruebas de NovoCure, se interesó por este tipo de tecnología debido a que era algo totalmente distinto y menos tóxico que los métodos tradicionales. “La cirugía elimina las células malignas, la terapia de radiación se aprovecha de un tipo de susceptibilidad a la radiación entre las células normales y las cancerígenas, la quimioterapia se aprovecha del hecho de que las células se están dividiendo, y esta es una cuarta forma de aprovecharnos de las diferencias entre las células normales y las cancerígenas, debido al hecho de que las células cancerígenas tienen que dividirse físicamente en dos células,” afirma Engelhard. “Está utilizando una propiedad biológica completamente distinta de las células cancerígenas como talón de Aquiles.”

Una perspectiva tan novedosa como esta surgió gracias al pasado de Palti dentro del campo de la biofísica. “Me fijé en los campos eléctricos en vez de en las reacciones químicas,” afirma Palti. “De pronto me di cuenta de que las células en proceso de división se comportan de forma muy distinta bajo campos eléctricos o frecuencias específicas. Así que me senté y elaboré algunos modelos, y acabé llevando algunos experimentos en mi sótano.”

“Lo que él está haciendo es bastante novedoso,” afirma David Cohen, profesor asociado de radiología y en la Escuela Médica de Harvard. “Normalmente la electricidad se pasa a través de la piel para que contacte con los nervios y los músculos. No obstante, esta electricidad alterna tan rápidamente que no puede afectar a los nervios ni los músculos—va y viene tantas veces que los nervios no se ven afectados en absoluto. Sin embargo, las células en proceso de división sí que se ven afectadas.” Cohen ha examinado con detalle las propiedades biofísicas en las que se basa el fenómeno y señala que “la explicación física sobre cómo funciona el sistema es muy sólida. No es un tiro al aire; es un trabajo que está cuidadosamente planeado, cuidadosamente desarrollado.”

Quizá el problema principal del dispositivo de NovoCure sea la batería que los pacientes tienen que llevar con ellos allí donde vayan. Para que funcione, los pacientes tienen que llevar la batería hasta que el cáncer haya desaparecido—hasta 24 meses. (Un paciente, cuyo tumor ha dejado de crecer pero no ha desaparecido, ha estado utilizando el dispositivo de forma continua durante más de tres años.) “Cualquier persona estaría interesada en encontrar una cura a su cáncer de cerebro, eso está claro,” afirma Mary Lovely, especialista en información médica en la Sociedad Nacional de Tumores Cerebrales. “Cuando empiece a disminuir tu calidad de vida debido al hecho de que lo tienes que llevar a todas partes, es entonces cuando quizá deje de funcionar.”

Engelhard afirma que el dispositivo actual es más un prototipo que un diseño final. “En primer lugar, tenemos que probar que incrementa la supervivencia del paciente,” afirma Engelhard. “Después hay que hacer modificaciones en el dispositivo para que sea más fácil que los pacientes participen en el tratamiento.”

Fuente. http://www.technologyreview.com/

Novocure tiene muchas esperanzas. Dado que los efectos de los campos magnéticos parecen funcionar con todos los tipos de cáncer, al menos in vitro, la compañía está interesada en aplicar la técnica al mayor número de enfermedades posibles. Aunque también poseen “datos de gran importancia” obtenidos durante unas pruebas piloto entre mujeres con cáncer de pecho, Bill Doyle, Presidente del Consejo de NovoCure, señala que “hemos enfocado nuestros esfuerzos iniciales en los tipos de cáncer para los que la supervivencia a largo plazo es muy pobre.” Los Glioblastomas y el cáncer de cerebro entran dentro de esa categoría, y Doyle afirma que el cáncer pancreático podría ser el siguiente en ser tratado. “Nuestra esperanza es que podamos tratar otro cáncer, y después otro, y otros más a lo largo de los años.”

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Un spray de células de la piel para curar quemaduras

Una nueva técnica en el campo de los tratamientos de quemaduras proporciona una alternativa a los injertos de piel dentro de la sala de operaciones

De forma tradicional, los tratamientos para las quemaduras de segundo grado consisten en remedios que parecen ser peores que la enfermedad: se corta un trozo de piel de otra zona del paciente y se injerta sobre la quemadura. El proceso funciona, pero aumenta el dolor del paciente y duplica el área a ser curada. Una tecnología relativamente nueva tiene el potencial de curar las quemaduras de forma mucho menos invasiva que los injertos de piel. Con sólo una pequeña biopsia de piel y un kit ya preparado, los cirujanos pueden crear una suspensión de las células basales de la piel—las células madre de la epidermis—y rociar la solución directamente sobre la quemadura, con resultados comparables a los de los injertos de piel.

El spray celular está pensado para tratar quemaduras graves de segundo grado, en las que las dos capas superiores de la piel están dañadas pero el tejido subcutáneo aún está intacto. Las quemaduras de tercer grado, de mayor gravedad, aún necesitan el uso de injertos de piel. El spray, cuyo uso ya está aprobado en algunos países, ha despertado el interés del Ejército de los Estados Unidos. El Instituto de Medicina Regenerativa de las Fuerzas Armadas está financiando unas pruebas en más de 100 pacientes, y que se espera comiencen antes de que acabe este año.

La tecnología, desarrollada por la cirujana australiana Fiona Wood, está basada en células, y entre ellas se encuentran las células progenitoras de la piel y las melanocitas encargadas del color, que se concentran en mayor medida dentro de la unión entre las dos capas superiores de la piel. Gracias a un kit paso-a-paso denominado como ReCell, los cirujanos pueden cosechar, procesar y aplicar estas células para tratar quemaduras de hasta 10,5 pies cuadrados de grande. El kit, que ha puesto a la venta Avita Medical, una compañía de medicina regenerativa con sede en el Reino Unido, es un pequeño laboratorio del tamaño y forma de una funda de gafas de sol.

Después de extraer un pequeño trozo de piel cercana a la zona de la quemadura (cuanto más cercana sea la biopsia, se logrará un mejor color y textura), el cirujano lo coloca en el pequeño incubador del kit junto a una solución de enzimas. Las enzimas separan las células de la unión dermis-epidermis, y el cirujano las cosecha mediante su extracción de las capas de la dermis y la epidermis y su suspensión en una solución. La mezcla resultante se rocía sobre la herida, repoblando así el lugar de la quemadura con células basales del lugar donde se extrajo la biopsia.

“En la actualidad, el tratamiento de cualquier quemadura que requiera un injerto de piel se lleva a cabo con la misma tecnología que llevamos usando desde hace 30 años,” afirma James Holmes, cirujano y director médico del Centro de Quemaduras del Centro Médico Baptista de la Universidad de Wake Forest. La práctica actual con las quemaduras de gran tamaño requiere injertos de piel donante que van desde un cuarto hasta el tamaño completo del área de la quemadura. ReCell sólo necesita cuatro centímetros cuadrados. “Esto te permite tomar una biopsia de piel muy pequeña y procesarla en la mesa de operaciones utilizando un paquete ya preparado,” afirma Colmes. “Se pude cubrir un área 80 veces mayor que el tamaño de la biopsia.”

Holmes es el investigador principal de unas pruebas en varios centros de próxima ejecución y que se dedicarán a hacer comparaciones entre los injertos y ReCell. Los pacientes de las pruebas actuarán como sus propios controladores: si una víctima de quemadura tiene una quemadura de segundo grado lo suficientemente grave como para ser tratada con injertos de piel, la mitad de la quemadura se tratará de ese modo y la otra mitad se tratará con el spray de células.

No todo el mundo está de acuerdo con que las quemaduras de segundo grado requieran injertos u otro tipo de tratamientos para ser curadas. “La mayoría de las quemaduras se curan sin necesidad de usar injertos de piel. Se curan con sólo aplicar una tirita,” afirma Robert Sheridan, cirujano en el Instituto de Quemaduras Shriners en el Hospital General de Massachusetts en Boston. “Hay un largo historial de productos autólogos [derivados del paciente] para tratar quemaduras, y todos acaban teniendo unos altos costes o resultados neutrales.” El próximo estudio llevado a cabo en los EE.UU. no comparará a ReCell con ningún tratamiento, por lo que no se espera que estos problemas se puedan resolver pronto.


Como reemplazo total de los injertos de piel, ReCell sólo funciona con quemaduras graves de segundo grado—las quemaduras más profundas, de tercer grado, destruyen la capa de la piel que la solución de ReCell sería capaz de repoblar. Sin embargo el spray puede que sea útil para tratar quemaduras más severas si se usa en conjunción con otros métodos, así como para el tratamiento de cicatrices ya existentes. Wood, directora de la unidad de quemaduras en el Hospital Royal Perth, utiliza ReCell en un proceso denominado como remodelado de cicatrices, en el que el spray de células ayuda a repoblar la piel cicatrizada con melanocitas para que concuerde mejor con el tono original de la piel del paciente. También lo utiliza en combinación con otros tratamientos, tales como el andamiaje para el cultivo de piel conocido como Integra, y así se reduce la aparición de cicatrices y se mejora la curación a lo largo del tiempo.

"Utilizo esta tecnología en combinación con todas las otras técnicas tradicionales, y puedo mejorar el resultado y la velocidad de la curación,” afirma Wood, quien también es cofundadora de la Fundación McCombs, una organización sin ánimo de lucro dedicada a la investigación de quemaduras y la curación sin cicatrices. El Hospital Royal Perth tuvo en su día una larga lista de pacientes a la espera de recibir cirugía de reconstrucción para arreglar las cicatrices profundas que acompañan a las quemaduras de tercer grado. Hoy día, afirma, no hay listas de espera. “Nuestras cuotas de reconstrucción están disminuyendo porque la gente no las necesita. Al hacer un mejor trabajo inicial, no se necesita trabajar de nuevo más tarde en las cicatrices.”

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