La ciencia básica como motor del desarrollo tecnológico
“Hemos entrado en otra dimensión de la ciencia con la nanociencia”, explica Aitziber L. Bioquímicos Cortajarena. CIC biomaGUNE desarrolla recursos tecnológicos para la terapia y el diagnóstico. Desde que ha incorporado a la ingeniería clásica de proteínas la aportación de la nanociencia, su potencial se ha multiplicado. “Desarrollamos pruebas de detección de anticuerpos, que ahora son tan conocidos por el covid-19. Pero gracias a los nanomateriales conseguimos funcionalidades adicionales: por un lado, mediante la ingeniería de proteínas, suministramos biomoléculas con una actividad biológica concreta (en este caso, asociarlas a anticuerpos) y, por otro, les damos la propiedad de fluorescencia gracias a los nanomateriales. Conseguimos un sensor completo en una sola molécula”.
Utilizan nanopartículas de oro, partículas más pequeñas que las convencionales: nanoclusters, de menos de dos nanómetros. “En este tamaño, el oro no es el mismo oro que vemos en los anillos, con esos colores y destellos característicos. De repente aparecen otras propiedades: adquiere propiedades plasmónicas y, si vamos a menores tamaños, se le explica la propiedad de emitir fluorescencia”. Utilizando oro, han conseguido crear una plataforma que emite fluorescencia roja, verde o azul en función del anticuerpo que ha conocido la biomolécula. La prueba rápida de detección de anticuerpos puede realizarse con un único reactivo y sin necesidad de laboratorio.
Herramienta contra enfermedades víricas emergentes
“Disponer de esta tecnología nos permite desarrollar de forma muy rápida plataformas que detectan anticuerpos contra cualquier virus o nueva variante de virus”, explica Cortajarena. “Podemos ir cambiando el epítopo y sirve para detectar cualquier enfermedad infecciosa. Incluso pueden utilizarse para diagnosticar cualquier enfermedad en la que la presencia de anticuerpos sea significativa. Por ejemplo, enfermedades autoinmunes. También en áreas que utilizan anticuerpos terapéuticos: inmunoterapia contra el cáncer”.
Según Cortajarena, el campo del nano ha cambiado mucho la investigación de la ingeniería molecular. Ha alabado la trayectoria de la nanociencia en estos años.
¿Por qué cambian los fenómenos físicos en la nanoescala?
“Las propiedades de los materiales utilizados en la tecnología actual, tanto mecánicos como ópticos, electrónicos o magnéticos, están relacionadas con el tamaño del propio material. Por debajo de este tamaño cambian radicalmente”, explica el investigador de CIC nanoGUNE, José Ignacio Pascual. “De hecho, a medida que un sólido disminuye, su estructura electrónica cambia. Por ejemplo, si tomamos un trozo de oro y lo hacemos mucho más pequeño, hasta el tamaño de algunos números de átomos, los electrones deberán recolocarse dentro de estos estrechos límites. Y como consecuencia de esta nueva disposición cuántica de los electrones, el oro tendrá otras propiedades”.
En otro tipo de materiales, la recolocación de los electrones hace que el material sea magnético. “Eso es precisamente lo que investigamos en nuestro grupo: el grafeno. Básicamente el grafeno es el que está en la punta de los arcos, totalmente inerte y pasivo. Sin embargo, cuando reducimos a tamaño de 10-30 átomos, este grafeno se convierte en magnético. Para nosotros es fascinante comprender este magnetismo y prever nuevas influencias electrónicas. Diseñamos y generamos nanoestructuras de grafeno con precisión atómica: sabemos exactamente dónde está cada átomo y dónde están localizados los electrones. Durante muchos años la ciencia ha realizado predicciones teóricas sobre nuevos efectos, y nuestra labor es demostrar experimentalmente su existencia y analizar su utilidad para futuras aplicaciones”.
Pascual dice que el grafeno puede tener aplicaciones interesantes en los ordenadores cuánticos: “Hemos visto que las pequeñas partículas de grafeno pueden ser muy útiles en las tecnologías cuánticas como un bit de información. Lo habitual es utilizar la carga para enviar señales, interpretando como 1 y 0 la presencia y ausencia de la carga. Pues ese magnetismo del grafeno también puede utilizarse como unidad cuántica para procesar información en los ordenadores cuánticos”.
Columna Ciencia no orientada
Pascual y Cortajarena tienen claro el gran potencial de la nanotecnología, pero ambos han apostado por la ciencia básica: “Sin ciencia no hay tecnología. La investigación básica es imprescindible. De ahí hemos llegado a la cima de la pirámide, toda la tecnología actual”.
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