Equipos contra el cáncer con las dimensiones de una célula
EL PAÍS DE MADRID | M. SALOMONE
Con las mismas piezas de un juguete de construcción se puede hacer el muro de un castillo y las aspas de un helicóptero. Se puede hacer, en realidad, lo que se quiera, siempre que se ensamblen bien los pequeños ladrillos. En ese principio se basa la Nanotecnología.
La diferencia es que los científicos juegan con átomos y moléculas. Con un aliciente extra: se mueven a escalas de millonésimas de milímetro. Sí, millonésimas de milímetros, esa es la escala de la Nanotecnología.
Lo interesante es que en el mundo de los "nanómetros" -técnicamente un nanómetro equivale a la milmillonésima parte de un metro-, la materia se comporta de forma extraña, y a veces esas rarezas pueden aprovecharse para fabricar estructuras con aplicaciones inesperadas.
A ese reto se enfrentan tres proyectos financiados por el Consejo Europeo de Investigación (ERC). Buscan desde un nuevo método para detectar células tumorales hasta paneles solares que transformen luz en electricidad.
El sueño de construir un mundo nuevo a medida, controlando una a una las piezas de la materia más pequeñas que se puedan manipular, tiene ya medio siglo. Pero desarrollar las herramientas necesarias para hacerlo costó décadas, y los científicos aún se llevan sorpresas con el comportamiento de la materia a esas escalas.
En el laboratorio de Montserrat Calleja, en el Instituto de Microelectrónica de Madrid se llevaron una hace unos años. Trataban de medir la rigidez de una bacteria E-coli montándola sobre una "nanopalanca"; esperaban que con la bacteria encima la nanopalanca vibrara menos, que es lo que ocurriría en el mundo macroscópico (una cuerda tensa con un peso encima acaba por detenerse).
Pero la vibración aumentó. "En vez de tirar el experimento a la basura", cuenta Calleja, "el estudiante se preguntó qué pasaba". Tenía que ver con que la nanopalanca y la bacteria, al ser de dimensiones similares, vibraban juntas como un todo.
Descubrirlo supuso un importante avance para un grupo especializado en medir propiedades mecánicas de objetos tan pequeños como las células humanas. Calleja tiene cuatro patentes y creó una empresa, Mecwins, de biosensores nanomecánicos ultrasensibles.
APLICACIONES. Con uno de los proyectos que el ERC financia, este grupo intentará desarrollar sensores de células tumorales basados en sus propiedades mecánicas. "Se ha visto que la rigidez de las células tumorales es distinta de la de las células sanas", explica Calleja.
"Hay marcadores bioquímicos que detectan mutaciones genéticas para distintos tipos de cáncer; ¿podría haber también marcadores biofísicos? ¿Podremos detectar el cáncer en fases muy tempranas midiendo en una muestra de sangre la elasticidad de las células?".
El primer paso es confirmar que efectivamente la rigidez es un parámetro útil para distinguir células tumorales. Para ello el grupo trabajará en colaboración con el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas español accediendo a muestras de su banco de tumores.
Luego habrá que fabricar los nanosensores en sí, nanohilos -funcionan como "nanopalancas"- sobre placas de silicio: "las células en la muestra aterrizan sobre el nanohilo, y el sensor emite una señal que lee un láser", cuenta Calleja. En cada sensor habrá cientos de nanopalancas.
Adrian Bachtold, del Centro de Investigación en Nanociencia y Nanotecnología (CSIC-ICN), en Barcelona, también investiga la vibración de nanoestructuras, en este caso nanotubos de carbono y grafeno, de apenas un átomo de grosor: "Es como escuchar la cuerda de una guitarra". Sólo que el instrumento es tan sensible que basta la interferencia de un átomo para cambiar su melodía. Así lo que se tiene es una técnica ultrasensible para medir masas.
"Es una forma de medir átomos individuales, todo tipo de átomos", explica Bachtold. "Entramos en un nuevo régimen de sensibilidad en la medida de la masa, y el primer objetivo es explorarlo". El grupo entrevé aplicaciones en medicina, biotecnología y ciencia de materiales.
Por otra parte, y más allá de las aplicaciones en medicina, puede que no esté tan lejos el día en que la célula solar embebida en el tejido de una camisa cargue la batería del celular.
Se trabaja hace tiempo en células solares flexibles, basadas en compuestos de carbono. Pero David González, de la Universidad Autónoma de Madrid, quiere mejorar -entre otras cosas- la forma de fabricarlas.
"Lo que se hace ahora es como si para construir una casa tiraras todo el material en un descampado", dice. Su idea es construir la célula solar controlando la colocación de las moléculas. Y su estrategia para hacerlo es copiar la forma en que las moléculas biológicas se auto-organizan.
Igual que las hebras del ADN, contienen la información para ensamblar en el orden correcto las piezas que integran una proteína, González construirá moléculas que sepan emparejarse con otras específicas y así acaben ensamblando, ellas solas, las estructuras deseadas. La técnica se llama "autoensamblaje molecular".
González empleará la misma técnica para hacer, además de células solares plásticas, membranas con poros de dimensiones nanométricas, que permitan extraer, detectar o incluso transformar una especie química para contribuir al desarrollo de procesos limpios y eficientes.
LAS CLAVES
En el universo de lo pequeño
La Nanotecnología es un área de la ciencia dedicada al control y manipulación de la materia a una escala menor que un micrómetro. Un nanómetro equivale a la millonésima parte de un metro.
Sensores de los tumores
Un equipo español trabaja en el desarrollo de "nanosensores" que podrían detectar tumores midiendo el nivel de rigidez de una célula; las tumorales tienen estructuras más rígidas que las normales.
Aplicaciones muy variadas
Las aplicaciones de la Nanotecnología van desde la medicina hasta la industria. Es vista con buenos ojos para generar procesos más eficientes, más limpios y con menores costos económicos.
Imitando a la naturaleza
Otro de los proyectos financiados por el Consejo Europeo de Investigación apunta a crear una estructura que transforme luz en electricidad. Imitaría la forma en que las moléculas biológicas se auto-organizan.
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