Interempresas.net

es en ca
Química
 
  1. eMagazine Química
  2. Programari per aconseguir estructures microscòpiques en tres dimensions   (18/03/2011)

Aquest article ha estat escrit originalment en castellà. L'hem traduït automàticament per a la vostra comoditat. Tot i que hem fet esforços raonables per a aconseguir una traducció precisa, cap traducció automática és perfecta ni tampoc pretén substituir-ne una d'humana. El text original de l'article en castellà podeu veure'l a Software para conseguir estructuras microscópicas en tres dimensiones
La cèl·lula cada vegada més de prop

Programari per aconseguir estructures microscòpiques en tres dimensions

18 març 2011

Conèixer la forma i estructura dels components cel lulars és essencial perquè els científics aprofundeixin en els seus coneixements sobre com funcionen els éssers vius. I encara que la informació que ha aportat la microscòpia electrònica d'estructures realment petites és d'un enorme valor científic, les imatges que s'obtenen són com la visió de la vorera des d'un vuitè pis sense ser capaços de saber correctament a quina altura està cada cosa que veiem, és la representació en un pla d'alguna cosa que té tres dimensions. Els científics volen conèixer l'estructura tridimensional tant de la cèl·lula com de les macromolècules individuals que la formen. Per això recorren a l'actualitat a diverses tècniques que transformen la informació bidimensional que obté el microscopi electrònic en imatges tridimensionals. És el que s'anomena tomografia, una tècnica usada àmpliament avui dia per al diagnòstic mèdic o l'anàlisi de materials.
Alfonso M. Corral, divulgador científic

A nivell cel lular, la tomografia permet interpretar de forma molt encertada la funció biològica de les macromolècules que s'estan estudiant. Per a això es necessita conèixer l'estructura tridimensional, no només de les macromolècules que es troben a l'interior, sinó també la de la pròpia cèl·lula. Al Centre Nacional de Biotecnologia del CSIC per exemple, Cristina Risco estudia l'organització en tres dimensions dels components cel lulars que els virus manipulen dins de la cèl·lula que han infectat. Per la seva banda, José Jesús Fernández treballa en el mateix centre estudiant les diferències en l'estructura dels components mòbils quan es pateix alguna malaltia neurodegenerativa.

foto
Alfonso M. Corral.

Com processar la informació

Inicialment, per poder processar l'enorme quantitat d'informació obtinguda, ordenant i ajustant cada una de les imatges en la posició que ocupen una respecte a les altres, es feia necessari l'ús de multitud d'ordinadors connectats en xarxa. No obstant això, el programari disponible en l'actualitat requereix només la instal lació de targetes gràfiques. Amb elles s'aconsegueix processar les dades obtingudes en diferents plans bidimensionals. D'aquesta manera, la tomografia ens permet construir un model tridimensional bastant real.

La tomografia permet construir un model tridimensional bastant real

No obstant això, la necessitat d'un maquinari específic fa que no tots els ordinadors puguin ser utilitzats i fins i tot, encara que es disposi d'una targeta gràfica compatible, a l'hora dur a terme els processos de càlcul requerits, aquesta ha de tenir unes característiques determinades que la facin funcional. Per facilitar la tasca dels científics, en el grup de recerca de José Jesús Fernández han optimitzat tant el codi de programació, com l'aprofitament de totes les capacitats dels ordinadors estàndard actuals. Combinant una tècnica de computació vectorial amb l'ús d'un procediment multi-thread mitjançant l'ús de microprocessadors multinucli, sense la necessitat de cap maquinari addicional, amb qualsevol ordinador que tingui aquest tipus de processador, instruccions SIMD i una bona memòria de memòria cau, es pot fer una reconstrucció tridimensional amb la mateixa velocitat que si s'hagués instal lat una targeta gràfica. Per això només es requereix una gran quantitat d'imatges bidimensionals dels diferents plans de la mostra a estudiar.

foto
Visualització del ribosoma de llevats en 3D (Imatge: José L. Carrascosa / Peter Peters / Josep Jesús Fernández).
foto
La mostra biològica s'introdueix en el microscopi electrònic i d'ella s'obtenen imatges a diferents vistes per mitjà de la inclinació de la mostra al voltant d'un eix, normalment incloent un rang entre + / - 70 graus. Aquestes imatges es poden considerar d'alguna manera com 'radiografies' de l'espècimen. Mitjançant algoritmes de reconstrucció tomográfica aquestes imatges es combinen per derivar en l'estructura tridimensional de l'espècimen. Figura preparada per Francisco Javier Chinchón.

Un mètode versàtil de creació de programari

El mètode de càlcul que han desenvolupat, a més d'alta velocitat i una resolució nanomètrica, suposa una gran versatilitat de cara a la creació de programari per reconstruir en tres dimensions les dades obtingudes amb la tomografia per part de qualsevol altre programador. A més, en no ser necessària la instal lació ni de targetes gràfiques ni de xarxes d'ordinadors, es facilita la tasca dels metges i biòlegs que necessitaran la informació de les estructures cel lulars en tres dimensions. No els cal l'ajuda d'experts en informàtica per a treballar amb la informació estructural que els proporciona la tomografia. Només necessiten instal lar un programa als seus ordinadors.

Al no ser necessària la instal lació de targetes gràfiques ni de xarxes d'ordinadors, es facilita la tasca dels metges i biòlegs que necessitaran la informació de les estructures cel lulars en tres dimensions

Encara que al principi ha estat desenvolupat amb la idea de resoldre les estructures tridimensionals dels components cel lulars, el programari és vàlid en qualsevol situació en què es vulgui reconstruir una estructura tridimensional en poc temps (tomografia computada, tomografia electrònica; tomografia de raigs X ; tomografia òptica, etc.). Per això, pot ser utilitzada tant per biòlegs o metges, com per qualsevol altre científic o enginyer que treballi en l'estudi de materials.

Comentaris de l'article/notícia

#1 Diego Rmírez 22/07/2011 23:12:21
Y ¿Cómo se llama este nuevo Software?

Nou comentari

Identifiqueu-vos | Registreu-vos 
Avís
Els comentaris passen per un procés de moderació, pel que poden trigar un temps a aparèixer publicats.

Els comentaris són l'opinió dels usuaris i no la del portal. No s'admeten comentaris insultants, racistes o contraris a les lleis vigents. No es publicaran comentaris que no tinguin relació amb la notícia/article, o que no cumpleixin amb les condicions d'ús.

Altres articles d' interés

Fotografia de Els poliuretans de Bayer a Tarragona viatjaran fins a set nous mercats

Els poliuretans de Bayer a Tarragona viatjaran fins a set nous mercats

Nerea Gorriti
El passat sis de març, la fàbrica de Bayer Tarragona va servir d'escenari per comunicar que la Casa de Sistemes de Bayer MaterialScience (BMS), assumeix set nous mercats... [+]
Fotografia de La fotolitografía per a fabricació de transistors i C.I.

La fotolitografía per a fabricació de transistors i C.I.

Pascual Bolufer. AECC
En 1975, Gordon Moore va afirmar que el nombre de transistors per unitat de superfície en circuits integrats (C.I.) es duplicaria cada dos anys, i el cost descendiria. El seu va pronosticar s'ha complert... [+]
Fotografia de Entrevista a Cristina González, secretària tècnica de SusChem - Espanya

Entrevista a Cristina González, secretària tècnica de SusChem - Espanya

Irene Relda
La tercera edició del Forum Química Sostenible, empreses innovadores i competitives (3SCICC Forum Química Sostenible), que se celebrarà a Tarragona els propers 28 i 29 de maig, girarà entorn de les solucions que la química aporta i que faciliten o possibiliten la implantació de l'Economia Circular... [+]
Fotografia de Grafeno nanoporoso per a dessalació

Grafeno nanoporoso per a dessalació

Pascual Bolufer, AECC
Un grup d'investigadors del MIT, principalment el professor Jeffrey Grossman i el seu alumne graduat David Cohen-Tanugi, han aconseguit una pel·lícula d'òxid de grafeno, amb porus d'1,8 nm, o capil·lars, que permetran la dessalació de l'aigua marina a un cost molt inferior a la dessalació per osmosis inversa (OI)... [+]
Fotografia de Nanopolvos: producció i caracterització

Nanopolvos: producció i caracterització

Pascual Bolufer. AECC
Des de fa temps, les nanopartícules són objecte d'una intensa labor científica a causa dels seus nombrosos camps d'aplicació... [+]
Empresa en portada
Newsletter
Accepto les
condicions d'ús i registre

Empresa destacada