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Lo que la cafeína le hace a tu cerebro

La explicación habitual es que “la cafeína disminuye el sueño por el bloqueo del receptor de adenosina”, pero ¿qué significa esto?
Todo el tiempo que estamos despiertos las neuronas de nuestro cerebro están produciendo esta sustancia, que actúa en diversos procesos bioquímicos y tiene también “efectos sedantes e inhibitorios sobre la actividad neuronal”. Nuestro sistema nervioso está monitorizando constantemente los niveles de adenosina mediante diversos receptores y cuando alcanzan un cierto punto, lo normal es que comencemos a sentir sueño o ganas de descansar.

La adenosina “no es sólo un modulador, sino un sintonizador”. No sólo pasa al cerebro, sino que se reparte por el cuerpo y “coordina diversos tejidos para acompañar al cerebro en ese estado”. Su efecto puede compararse a una lenta caída de hojas, una a una las moléculas se van acoplando a los receptores y activándolos.

Ahora introduzcamos la cafeína. La sustancia se encuentra de forma natural en muchos productos y anda por nuestro organismo pero, cuando nos metemos un chute de café, comienza a actuar como un auténtico suplantador de la adenosina. Debido a la similitud de las moléculas, éstas llegan hasta los receptores del sistema nervioso y consiguen engañarlos.

En realidad, lo que hace la cafeína es acoplarse a esos receptores, gracias a que es estructuralmente muy parecida a la adenosina, pero no los activa, sino que sólo los bloquea. Con esos receptores bloqueados, otros estimulantes naturales del cerebro, como la dopamina y el glutamato, pueden hacer su trabajo de manera más libre y provocan ese “efecto temporal de restauración del nivel de alerta” que atribuimos a las sustancias como el café o el té.

Todo esto a grandes rasgos y simplificando bastante, porque las decenas de interacciones de la cafeína con otras sustancias del cerebro aún no están del todo claras, y la sustancia tiene un efecto muy diferente en unos individuos y en otros, según la edad, el peso o la genética.

Lo importante es comprender que, más que apretar el acelerador de nuestro cerebro, se podría decir que lo que hace la cafeína es bloquear el suave freno de la adenosina. O dicho de otra forma, retira al cerebro la señal de “estoy cansado” y le obliga a trabajar de una manera distinta y más “despierta”. Aunque el efecto solo dura unas horas y nunca cuando el cansancio es extremo.

Triboluminiscencia

Con el nombre de triboluminiscencia se designa el proceso de emisión de luz que llevan a cabo algunos sólidos al ser triturados o pulverizados. No se sabe con certeza si la triboluminiscencia es debida al propio proceso de pulverización o si tiene su origen en algunos de los efectos asociados. Así, p. ej., tanto la elevación de la temperatura durante el proceso mecánico como la introducción de enormes deformaciones plásticas en la red, con sus defectos estructurales asociados, podrían ser responsables del fenómeno. La triboluminiscencia aparece tanto en materiales específicamente luminiscentes como en otros que no presentan otro tipo de luminiscencia, como el ácido tartárico.

Durante el terremoto en Ica Perú, el 15 de agosto de 2007, se vieron luces de verdes y rojas en el cielo de Lima que podrían atribuirse a este fenómeno. Si bien el color podría modificarse por los minerales presentes en el suelo, tampoco se descarta que se trate de un fenómeno atmosférico. Aún no se tiene una explicación segura del fenómeno.

El choque o rozamiento de toda la masa de la placa de Nazca impactando sobre la placa Continental podría haber liberado una gran energía. Esta energía mecánica podría haber removido la corteza terrestre provocando el sismo o terremoto. Si se produjo una chispa por triboluminiscencia pudo ser de cierta magnitud. La luz de esta chispa habría viajado a través del agua del mar, habiendo adquirido la coloración verde celeste del agua e iluminando la atmósfera con este color, que es justamente la coloración observada por la mayoría de personas. Eso es compatible, con las afirmaciones de muchas personas de que la luminiscencia salió del mar.

Existen decenas de videos filmados por aficionados durante el sismo en la ciudad de Lima. Se aprecian fogonazos de color blanco, azul y rojo. Un ejemplo es el siguiente vídeo:

Como la triboluminiscencia es la producción de luz cuando algo ha sido golpeado, rozado o triturado, podemos hacer un sencillo experimento para observarlo: al triturar un terrón de azúcar con una botella de cristal, rompemos los “cristales” de azúcar, las moléculas chocan entre sí y fuerzan a algunos de sus electrones fuera de sus órbitas. Esos electrones “saltan” al aire donde hay moléculas de nitrógeno y chocan contra ellas, pasando los electrones del nitrógeno a niveles excitados. Cuando estos electrones caen a sus niveles fundamentales, para liberarse del exceso de energía, emiten luz, fundamentalmente UV y algo de luz visible. La porción de luz visible son las ráfagas que observamos.

Líquido a prueba de balas

Unos investigadores británicos han diseñado un líquido que protege de las balas y es más eficaz que el Kevlar. Sus creadores, lo llaman “Natillas a prueba de balas” ya que cuando el líquido recibe un impacto sus moléculas se juntan, creando una superficie más densa.

El funcionamiento del material consiste en que, cuando recibe el impacto de la bala, se convierte en un material mucho más grueso a la vez que pegajoso que impide el avance de la bala. La idea de este líquido no es sustituir al Kevlar, sino complementarlo para crear materiales que sean más ligeros y más flexibles, a la vez que más fuertes.

En las pruebas, un chaleco antibalas de 10 capas de Kevlar y este líquido superó a un chaleco estándar de 31 capas de Kevlar. Sin embargo, no han aclarado qué pasaría si el líquido se saliese por un agujero.

Titanio (Ti)

El titanio es el elemento con número atómico 22 y peso atómico 47.90. Aunque puede conseguir ser estable de distintas maneras, en la mayoría de las ocasiones alcanza la estabilidad librándose de tres o –más frecuentemente– cuatro electrones. Se trata, como en el caso del escandio, de un metal de transición.

El titanio es muy abundante en la Tierra, siendo el noveno elemento más abundante en la corteza terrestre: supone alrededor del 0,63% de su masa. Sin embargo, al contrario que otros metales menos comunes que él, no se encuentra en la naturaleza en forma pura, sino como parte de muchas rocas, en distintas proporciones.

El dióxido de titanio, TiO2, se encuentra comúnmente en una forma negra o de color castaño conocida como rutilo. Las formas naturales que se encuentran menos en la naturaleza son la anatasita y la brooquita. Tanto el rutilo como la anatasita puros son de color blanco. El óxido básico negro, FeTiO3, se encuentra en forma natural como el mineral llamado ilmenita; éste es la principal fuente comercial del titanio.

El dióxido de titanio se utiliza mucho como un pigmento blanco en pinturas exteriores por ser químicamente inerte, por su gran poder de recubrimiento, su opacidad al daño por la luz UV y su capacidad de autolimpieza. El dióxido también se ha empleado como agente blanqueador y opacador en esmaltes de porcelana, dando un acabado final de gran brillo, dureza y resistencia al ácido.

Hoy en día lproducción anual mundial de titanio es de más de cuatro millones de toneladas, aunque casi todo él (un 95%) se emplea en forma de dióxido de titanio, TiO2. Pero la fama actual del titanio se debe fundamentalmente a sus propiedades en aleaciones, dentro de la industria aeroespacial, por ejemplo. Del titanio metálico empleado cada año, casi dos terceras partes se destinan a construir aviones, helicópteros, cohetes y misiles, ya sea como parte de algunos aceros o aleado con aluminio, vanadio y otros metales.

En cuanto a los efectos negativos sobre la salud, el titanio elemental y el dióxido de titanio tienen un nivel bajo de toxicidad. Animales de laboratorio (ratas) expuestos a dióxido de titanio por inhalación han desarrollado pequeñas áreas localizadas de polvo oscuro depositado en los pulmones. Una exposición excesiva en los humanos puede resultar en ligeros cambios en los pulmones.

La sonoluminiscencia

La sonoluminiscencia es un fenómeno físico caracterizado por la emisión de luz en líquidos sometidos a ultrasonidos. Según la teoría más aceptada el ultrasonido genera cavidades (burbujas) que colapsan rápidamente. En el colapso se generan temperaturas muy elevadas que pueden alcanzar los 30.000 grados centígrados. En estas condiciones los electrones se separan de los núcleos de los átomos y se genera un plasma. Éste emitiría la luz observada.También es posible el proceso inverso convertir la luz generada nuevamente en líquido.

La sonoluminiscencia fue descubierta en 1934 por investigadores de la Universidad de Colonia, Alemania. Pero en aquel tiempo el hecho no pasó de ser considerado una peculiar curiosidad científica y a nadie se le ocurrió que fuera un tema interesante de investigación.

Sin embargo, en los últimos años el singular fenómeno ha despertado el interés de la comunidad científica y se han empezado a comprender los procesos físicos en los que se basa. El primer y más importante avance se dio en 1992, cuando el físico D.F. Gaitan y sus colaboradores fueron capaces de producir sonoluminiscencia en una única burbuja que había sido atrapada en una onda sonora estacionaria del mismo tipo que las producidas, por ejemplo, en el interior de los tubos de los órganos de las iglesias. Para conseguirlo es necesario que la temperatura de la burbuja sea de, al menos, 10.000ºC.

Muchas son las incógnitas a las que se enfrentan los científicos que investigan la sonoluminiscencia, entre ellos, el equipo de Laboratorio de Física Acústica de Turín, Italia. Una de las cuestiones que se plantean es cómo una onda sonora que transporta tan poca densidad de energía puede concentrarse en un volumen tan pequeño como el de una burbuja, y ser capaz de causar una emisión de luz que dura menos de 12 billonésimas de segundo. También se preguntan por qué la adición de un gas noble -helio, argón o xenón-, incrementa espectacularmente la intensidad de la luz emitida.

En 2004, investigadores estadounidenses del Instituto Politécnico Rensselaer, de la Universidad de Purdue, y del Oak Ridge National Laboratory, en combinación con la Academia Rusa de Ciencias, consiguieron la fusión nuclear mediante esta técnica –bubble fusion o fusión en burbuja– al alcanzar temperaturas de 100 millones de grados dentro de las burbujas. Aunque sólo duró unos milisengundos, podría abrir un nuevo camino para conseguir una nueva fuente de energía.

Mercurio (Hg)

Elemento químico de símbolo Hg con número atómico 80 y peso atómico 200,59. Es un líquido blanco plateado a temperatura ambiente (punto de fusión -38.4ºC o -37.46ºF); ebulle a 357ºC (675.05ºF) a presión atmosférica. Es un metal noble, soluble únicamente en soluciones oxidantes. El mercurio sólido es tan suave como el plomo. El metal y sus compuestos son muy tóxicos. El mercurio forma soluciones llamadas amalgamas con algunos metales (por ejemplo, oro, plata, platino, uranio, cobre, plomo, sodio y potasio).

El mercurio metálico se usa en interruptores eléctricos como material líquido de contacto, como fluido de trabajo en bombas de difusión en técnicas de vacío, en la fabricación de rectificadores de vapor de mercurio, termómetros, barómetros, tacómetros y termostatos y en la manufactura de lámparas de vapor de mercurio. Se utiliza en amalgamas de plata para empastes de dientes. Los electrodos normales de calomel son importantes en electroquímica; se usan como electrodos de referencia en la medición de potenciales, en titulaciones potenciométricas y en la celda normal de Weston.

El mercurio se encuentra comúnmente como su sulfuro HgS, con frecuencia como rojo de cinabrio y con menos abundancia como metalcinabrio negro. Un mineral menos común es el cloruro de mercurio(I). A veces los minerales de mercurio contienen gotas pequeñas de mercurio metálico.

La tensión superficial de mercurio líquido es de 484 dinas/cm, seis veces mayor que la del agua en contacto con el aire. Por consiguiente, el mercurio no puede mojar ninguna superficie con la cual esté en contacto.

El Mercurio tiene un número de efectos sobre los humanos, que pueden ser todos simplificados en las siguientes principalmente:
•Daño al sistema nevioso
•Daño a las funciones del cerebro
•Daño al ADN y cromosomas
•Reacciones alérgicas, irritación de la piel, cansancio, y dolor de cabeza
•Efectos negativos en la reproducción, daño en el esperma, defectos de nacimientos y abortos

El daño a las funciones del cerebro pueden causar la degradación de la habilidad para aprender, cambios en la personalidad, temblores, cambios en la visión, sordera, incoordinación de músculos y pérdida de la memoria. Daño en el cromosoma y es conocido que causa mongolismo.

Los efectos del Mercurio en los animales son daño en los riñones, transtornos en el estómago, daño en los intestinos, fallos en la reproducción y alteración del ADN.

El efecto antabus

Muchas veces se suele oir “si tomas antibióticos, no debes beber alcohol” o a alquien que no guardó esa precaución y estuvo un par de días bastante mal. Esa persona sufrió en sus propias carnes el “efecto Antabus“.

El etanol contenido en cualquier bebida alcohólica es degradado por el hígado para ser posteriormente eliminado por los riñones en forma de agua o por los pulmones en forma de dióxido de carbono. En el interior de las células hepáticas el etanol sufre una serie de cambios, siendo transformado en sustancias más sencillas e inocuas que sean fácilmente eliminables gracias a la acción de unas enzimas hepáticas, la alcohol deshidrogenasa y la aldehído deshidrogenasa. La alcohol deshidrogenasa convierte el alcohol en acetaldehido, y la aldehido deshidrogenasa continúa la cadena de reacciones para formar dióxido de carbono y agua que se eliminan con la respiración y la micción.

Existen sustancias que al ser ingeridas consiguen alterar la aldehido- deshidrogenasa, lo que impide que el etanol se degrade de forma correcta, formándose un producto derivado del él, acetaldehído, que no puede seguir degradándose y se acumula en el organismo. A la unión de la sustancia a esa enzima y el posterior acúmulo de acetaldehído se le denomina “efecto Antabus“.

Poniendo un ejemplo algo grotesco, es como si hiciéramos la masa de un bizcocho pero no la cociéramos y la tomáramos de esa forma, sin terminar de hacerse. Ese acetaldehído es un tóxico que provoca malestar general, mareos y vértigos, rubor facial, ojos rojos, palpitaciones, bajada de tensión, náuseas y vómitos. También pueden aparecer sudoración, visión borrosa y disminución del nivel de conciencia ( una somnolencia bastante profunda, “atontamiento”, etc).

Los medicamentos que provocan estos efectos son, principalmente, antibióticos, como las cefalosporinas y los nitroimidazoles, antimicóticos como la griseofulvina y antidiabéticos como la clorpropamida y el metronidazol, un buen antiinfeccioso ( tiene efecto bactericida y antiparasitario, por lo que se le pone este nombre tan general).

En todos ellos, en los prospectos viene indicado de forma clara que la ingesta de alcohol al mismo tiempo causa el efecto Antabus. El nombre del efecto proviene de un medicamento, Antabus (nombre comercial) cuyo principio activo es el disulfiram. Este fármaco se emplea en la deshabituación al alcohol, de modo que el paciente que lo ingiera sufrirá todos los efectos anteriormente mencionado. Tal como indica el Medimecum, los efectos del disulfiram duran hasta 14 días y son lo suficientemente potentes como para ayudar a quien padezca alcoholismo crónico a abandonar el hábito de beber.

Poliacrilato de sodio: nieve artificial

El poliacrilato de sodio es un polímero formado por monómeros —CH2CH2(CO2Na)—.Se observa como un polvo blanco y sin olor. Puede aumentar su volúmen hasta mil veces si se le agrega agua destilada. Debido a sus cualidades es utilizado en pañales, toallas higiénicas o procesos químicos que requieran la absorción de agua. También tiene la singular característica de parecerse a la nieve, mirado a simple vista, por lo que sirve para la creación de nieve artificial.

La capacidad de absorber grandes cantidades de agua se debe a que en su estructura molecular existen grupos de carboxilatos de sodio que cuelgan de la cadena de composición principal del compuesto. Estos grupos, al entrar en contacto con el agua desprenden el sodio, dejando libres iones negativos de carboxilo. Los iones negativos se repelen, estirando la cadena principal y provocando el aumento de volumen. Para que el compuesto vuelva a ser estable y neutro, los iones captan las moléculas de agua.

Un ejemplo de fabricación de nieve artificial lo vemos en el siguiente vídeo:


El teflón

El teflón es un polímero muy resistente que fue descubierto por casualidad en el año 1938 por un trabajador de la empresa Du Pont llamado Roy J. Plunkett. Este polímero, también llamado PTFE por la abreviación de politetrafluoretileno, tiene la característica de repetir una de sus unidades, la F2C-CF2.

La característica resistente del teflón hace referencia a que es capaz de soportar altas temperaturas, de hasta unos 300ºC, por períodos prolongados y sin sufrir ninguna clase de daño. Además es resistente a gran parte de los ácidos y bases existentes, y resulta insoluble ante muchos de los disolventes orgánicos. Uno de los grandes usos que se le ha dado es para una permanente “lubricación” de las partes móviles en las naves espaciales, ya que a la temperatura y condiciones a las que se opera, el aceite común no sirve.

Las características resistentes del teflón se deben a los átomos de flúor que posee, los que logran crear una especie de barrera que dificulta y a veces impide el daño que las altas temperaturas y los agentes químicos le podrían provocar a su estructura carbonada.

Todas estas fabulosas características del teflón lo convierten en un material muy versátil, que permite su uso en múltiples ámbitos. Entre ellos es posible encontrar su uso en artefactos de cocina como ollas y sartenes, ya que, como se ha mencionado anteriormente, el teflón es resistente a temperaturas muy altas e impide además que los alimentos se adhieran a la superficie de la olla o sartén en el que están siendo preparados.

Además de ser útil en la cocina debido a su resistencia a altas temperaturas, ésta característica es rescatada también para la fabricación de revestimientos de cables, ya que además, posee una gran capacidad aislante.

La medicina también ha logrado hacer uso de sus propiedades para la fabricación de prótesis y tejidos artificiales, debido a su gran flexibilidad, su antiadherencia, etc.

Entre otros usos podemos encontrar la fabricación de objetos como mangueras y tubos que serán sometidos a químicos corrosivos y también se utiliza en pinturas y barnices. Por último, uno de los usos más sorprendentes del teflón es su utilización en la fabricación de revestimientos de aviones y naves espaciales, una vez más, debido a su enorme resistencia a las temperaturas extremas.

Descomposición del agua oxigenada

Para realizar el experimento se necesita agua oxigenada (de venta en farmacias) y unos mililitros de sangre (no hace falta que sea nuestra, obtenida de un trozo de carne descongelado es suficiente).

Se mezclan en un vaso y se observa la reacción quimica producida por el desprendimiento de gases en forma de espuma. Los productos que se desprenden son agua y oxígeno gaseoso.

El oxígeno es el causante de la eliminación de las bacterias en la desinfección, ya que la mayoría de éstas son anaerobias (no pueden vivir con oxígeno).