A ciencia básica como motor do desenvolvemento tecnolóxico

2021/12/01 Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biokimika
• Nanoteknologia
• Fisika
• Bioteknologia
• Materialak

“Entramos noutra dimensión da ciencia coa nanociencia”, explica Aitziber L. Bioquímicos Cortajarena. CIC biomaGUNE desenvolve recursos tecnolóxicos paira a terapia e o diagnóstico. Desde que incorporou á enxeñaría clásica de proteínas a achega da nanociencia, o seu potencial multiplicouse. “Desenvolvemos probas de detección de anticorpos, que agora son tan coñecidos polo covid-19. Pero grazas aos nanomateriales conseguimos funcionalidades adicionais: por unha banda, mediante a enxeñaría de proteínas, fornecemos biomoléculas cunha actividade biolóxica concreta (neste caso, asocialas a anticorpos) e, por outro, dámoslles a propiedade de fluorescencia grazas aos nanomateriales. Conseguimos un sensor completo nunha soa molécula”.

Utilizan nanopartículas de ouro, partículas máis pequenas que as convencionais: nanoclusters, de menos de dous nanómetros. “Neste tamaño, o ouro non é o mesmo ouro que vemos nos aneis, con esas cores e escintileos característicos. De súpeto aparecen outras propiedades: adquire propiedades plasmónicas e, si imos a menores tamaños, explícaselle a propiedade de emitir fluorescencia”. Utilizando ouro, conseguiron crear una plataforma que emite fluorescencia vermella, verde ou azul en función do anticorpo que coñeceu a biomolécula. A proba rápida de detección de anticorpos pode realizarse cun único reactivo e sen necesidade de laboratorio.

Ferramenta contra enfermidades víricas emerxentes

“Dispor desta tecnoloxía permítenos desenvolver de forma moi rápida plataformas que detectan anticorpos contra calquera virus ou nova variante de virus”, explica Cortajarena. “Podemos ir cambiando o epítopo e serve paira detectar calquera enfermidade infecciosa. Mesmo poden utilizarse paira diagnosticar calquera enfermidade na que a presenza de anticorpos sexa significativa. Por exemplo, enfermidades autoinmunes. Tamén en áreas que utilizan anticorpos terapéuticos: inmunoterapia contra o cancro”.

Aitziber L. Cortajarena. Ikerbasque Research Professor. CIC biomaGUNE (BRTA).

Segundo Cortajarena, o campo do nano cambiou moito a investigación da enxeñaría molecular. Encomiou a traxectoria da nanociencia nestes anos.

Por que cambian os fenómenos físicos na nanoescala?

“As propiedades dos materiais utilizados na tecnoloxía actual, tanto mecánicos como ópticos, electrónicos ou magnéticos, están relacionadas co tamaño do propio material. Por baixo deste tamaño cambian radicalmente”, explica o investigador de CIC nanoGUNE, José Ignacio Pascual. “De feito, a medida que un sólido diminúe, a súa estrutura electrónica cambia. Por exemplo, si tomamos un anaco de ouro e facémolo moito máis pequeno, até o tamaño dalgúns números de átomos, os electróns deberán recolocarse dentro destes estreitos límites. E como consecuencia desta nova disposición cuántica dos electróns, o ouro terá outras propiedades”.

Noutro tipo de materiais, a recolocación dos electróns fai que o material sexa magnético. “Iso é precisamente o que investigamos no noso grupo: o grafeno. Basicamente o grafeno é o que está na punta dos arcos, totalmente inerte e pasivo. Con todo, cando reducimos a tamaño de 10-30 átomos, este grafeno convértese en magnético. Paira nós é fascinante comprender este magnetismo e prever novas influencias electrónicas. Deseñamos e xeramos nanoestructuras de grafeno con precisión atómica: sabemos exactamente onde está cada átomo e onde están localizados os electróns. Durante moitos anos a ciencia realizou predicións teóricas sobre novos efectos, e o noso labor é demostrar experimentalmente a súa existencia e analizar a súa utilidade paira futuras aplicacións”.

José Ignacio Pascual. Ikerbasque Research Professor. CIC nanoGUNE (BRTA).

Pascual di que o grafeno pode ter aplicacións interesantes nos computadores cuánticos: “Habemos visto que as pequenas partículas de grafeno poden ser moi útiles nas tecnoloxías cuánticas como un bit de información. O habitual é utilizar a carga paira enviar sinais, interpretando como 1 e 0 a presenza e ausencia da carga. Pois ese magnetismo do grafeno tamén pode utilizarse como unidade cuántica paira procesar información nos computadores cuánticos”.

Columna Ciencia non orientada

Pascual e Cortajarena teñen claro o gran potencial da nanotecnoloxía, pero ambos apostaron pola ciencia básica: “Sen ciencia non hai tecnoloxía. A investigación básica é imprescindible. De aí chegamos á cima da pirámide, toda a tecnoloxía actual”.