El nanomundo es un ámbito fascinante de estudio e investigación,
repleto de objetos diminutos
que debido a su nanotamaño se escapan de nuestra percepción.
Pero están más cerca de lo que pensamos,
en lugares muy próximos y objetos cotidianos.
La investigación científica en este ámbito,
está siendo fundamental para el desarrollo de nanomateriales,
nanodispositivos y estrategias de fabricación,
que van a permitir revolucionar la manera de comunicarnos,
transportarnos, diagnosticar y tratar enfermedades,
producir y almacenar energía,
detectar y eliminar la contaminación y hasta construir nuestros hogares.
"Sin duda, una nueva revolución industrial
con grandes implicaciones sociales",
tal y como argumenta Pedro Serena, doctor en Ciencias Físicas
e investigador del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC.
Una línea que ha permitido emprender un proyecto de estrecha colaboración
entre el CSIC y la UNED,
cuyo resultado ha sido la realización
de esta serie de programas de televisión,
para dar a conocer el conocimiento científico en el ámbito de lo nano,
que actualmente se está produciendo en nuestro país.
En el capítulo anterior, Pablo Aitor Postigo,
científico titular del Instituto de Microelectrónica del CSIC,
nos fue desvelando aspectos fundamentales de la nanofotónica.
El ámbito de aplicación de esta ciencia es muy amplio.
Su grupo de investigación está trabajando actualmente
en la manera de mejorar la eficiencia de las células solares
que absorban mejor la energía solar para generar electricidad,
así como en la construcción de fotones individuales
para información cuántica y en el diseño y fabricación
de dispositivos nanofotónicos, como detectores de ADN.
Precisamente de ADN,
y de nanotecnología aplicada a la biotecnología,
nos va a hablar nuestro invitado de hoy, Fernando Moreno Herrero,
investigador científico del Centro Nacional de Biotecnología.
Hola Fernando, estamos en el Centro Nacional de Biotecnología,
uno de los institutos del CSIC.
Nos puedes contar qué hacéis aquí.
En el laboratorio que yo dirijo
que es un laboratorio de biofísica molecular
del Centro Nacional de Biotecnología,
utilizamos técnicas nanotecnológicas
para poder investigar cómo proteínas y ADN
interaccionan y modifican estas moléculas de ADN
de forma que se encargan de hacer
tareas de mantenimiento y reparación de moléculas de ADN.
Y a nivel general en el instituto...
El centro es uno de los más grandes del CSIC,
hay casi 600 personas aquí trabajando,
está dividido en diferentes departamentos
y hay departamentos desde biología molecular, departamentos de plantas,
de inmunología, de microscopía, es un centro muy multidisciplinar,
hay muchas personas trabajando en diferentes áreas
y en todas ellas tienen un denominador común
que es biotecnología, o en mi caso, nanobiotecnología.
Ha quedado claro que es muy multidisciplinar y más concretamente
¿cuáles son las conexiones
que encuentras en la nanotecnología ya con la biología?
Por una parte tienen una conexión fundamental básica.
Se pueden aplicar técnicas de nanotecnología
para poder investigar cómo los componentes fundamentales
de las células, las proteínas, los ácidos nucleicos,
interaccionan entre sí, cómo funcionan,
cuáles son los mecanismos que subyacen
debajo de cada una de estas verdaderas nanomáquinas,
motores moleculares.
Es una visión un poco fundamental
donde has usado técnicas de nanotecnología,
pero también desarrollos nanotecnológicos
se han aplicado y se están aplicando a la biología.
Y me viene a la cabeza, por ejemplo,
el caso de las nanopartículas fluorescentes,
los denominados puntos cuánticos.
La aplicación de estos puntos cuánticos en la biología
ha supuesto una auténtica revolución
en cuanto a que ha desarrollado muchísimo
todas las técnicas de fluorescencia
y, por ejemplo, se están aplicando en desarrollos muy novedosos
en secuenciación para poder aumentar el rendimiento de la secuenciación,
poder secuenciar en mucho menos espacio de tiempo
grandes cantidades de información genética.
Por ejemplo, el dato de que el coste de la secuenciación de una base
se reduce a la mitad aproximadamente cada cinco meses.
Eso significa que hoy en día
hacer un test genético con estas técnicas de secuenciación
está al alcance de muchas personas
y está suponiendo una auténtica revolución
cara al conocimiento de predisposición genética,
enfermedades y otros asuntos.
En estos momentos, concretamente,
¿en qué estáis trabajando dentro del grupo de investigación?
En el laboratorio que dirijo utilizamos técnicas de nanotecnología
para poder investigar interacciones entre ADN y proteínas
que están involucradas en el mantenimiento y reparación del ADN.
Mediante estas técnicas somos capaces de seguir en tiempo real
la actividad de una única proteína sobre una única molécula de ADN
y ver cómo la modifica.
Estas aproximaciones son novedosas, nunca se han hecho antes,
gracias a estas técnicas de nanotecnología
y entre las técnicas que utilizamos
está el microscopio de fuerzas atómicas,
están las pinzas ópticas y las pinzas magnéticas.
De los microscopios de fuerzas atómicas
ya nos han contado muchas cosas,
pero las pinzas ópticas y las pinzas magnéticas ¿en qué consisten?
Estas técnicas permiten manipular objetos micrométricos.
En ese sentido, no es nano.
Pero si uno manipula este objeto micrométrico
y a este objeto micrométrico le ha unido una partícula nanométrica,
por ejemplo, una molécula de ADN,
siguiendo la posición de estos objetos micrométricos
podemos inferir el movimiento o la actividad de otras proteínas
sobre estas moléculas de ADN.
Mediante estas técnicas de nano-micro-manipulación
podemos controlar la actividad o detectar la actividad
de moléculas individuales de proteínas y de ADN.
La palabra pinza se refiere
a que en vez de utilizar una pinza o herramienta de taller,
estáis haciendo lo mismo pero utilizando campos magnéticos
o cambio ópticos, dependiendo de la técnica.
Exacto.
Con pinzas ópticas, donde realmente hay una pinza
porque uno atrapa una partícula dieléctrica con una alta resolución,
realmente sí es una pinza, podemos coger esta partícula,
moverla y colocarla en otro sitio.
En pinzas magnéticas el concepto es un poquito diferente.
En un campo magnético uno se puede confinar.
Lo que hacemos es atraer esas partículas magnéticas
hacia el campo magnético
de forma que si esta partícula está unida con una molécula de ADN,
lo que hacemos es estirar esta molécula de ADN.
A partir de este estiramiento o elongación del ADN
y la actividad que van a tener las proteínas sobre este ADN,
somos capaces de detectar los movimientos
de esta partícula que estamos tirando.
Con estos sistemas de pinzas magnéticas,
además de tirar podemos girar
porque si movemos los imanes lo que vamos a hacer es retorcer
la molécula de ADN que está sujeta a la partícula magnética.
Vamos a poder súper enrollar una única molécula de ADN.
Y el entendimiento de todo este comportamiento tiene repercusiones,
es biotecnología pura,
pero puede tener repercusiones en medicina seguramente.
Claro, la investigación que nosotros hacemos es fundamental, es básica,
queremos entender cómo esta proteína
que es importante en este proceso de reparación, funciona.
Los procesos de reparación son fundamentales
para el mantenimiento de la integridad de nuestros genes,
nuestro genoma y esto tiene implicaciones
en enfermedades genéticas o en cáncer, por ejemplo.
De forma que si uno conoce cómo funciona el mecanismo,
a partir de ese conocimiento uno puede desarrollar ideas
para aplicar nuevas terapias o nuevos métodos para poder combatir
un comportamiento anómalo de estas proteínas.
Algún conocimiento de los que generáis
¿ha generado patente o ha sido transferido,
o estáis muy a nivel básico y eso es un paso posterior?
De momento estamos en un primer estadio,
estamos investigando el funcionamiento,
el comportamiento básico de estas proteínas.
Pero existen trabajos en los cuales han usado estas técnicas
para poder ver la actividad de moléculas anticancerígenas
a nivel particular de una molécula anticancerígena y una proteína.
Todo este gran desarrollo
puede tener algunos frenos o algunos problemas.
En nanotecnología parece que también hay ciertos riesgos,
¿qué opinas de los riesgos de la nanotecnología
y cómo pueden ser atajados?
Yo lo veo de la siguiente manera.
Al fin y al cabo lo que ha habido es una explosión de información,
tenemos un acceso ingente a grandes cantidades de información.
El acceso a la información tiene sus ventajas y sus riesgos,
de cómo se usa esa información.
El ejemplo que me gusta poner
es el que hemos comentado antes de la secuenciación.
Hoy en día es relativamente sencillo hacer un test genético
y conocer predisposición hacia una determinada enfermedad.
Esto tiene sus ventajas.
Evidentemente si uno puede poner medios
para poder solucionar este problema
que puede desarrollarse en un ser humano,
pero también tiene inconvenientes
porque esta información puede ser usada, por ejemplo,
por aseguradoras médicas para impedir que esta persona
acceda a estos seguros médicos.
El avance científico y tecnológico siempre tiene connotaciones éticas
y estas deben ser reguladas y son difíciles de tratar
porque al fin y al cabo la ciencia es global, competitiva
y cuando uno no puede hacer algo en un sitio
siempre va a haber otra persona
que va a tener los medios para hacerla en otro sitio.
Creo que tiene riesgos, efectivamente, la nanotecnología,
cualquier avance científico siempre tiene riesgos,
pero somos seres humanos
y tenemos que ser capaces de limitarlos y racionalizarlos.
Los riesgos piensas que han calado en la sociedad
o todavía la sociedad conoce muy poco de la nanotecnología
como para percibir siquiera sus riesgos.
Yo creo que en general la sociedad
tiene una percepción positiva de la nanotecnología.
La ven como que representa un avance en nuestro conocimiento
y considero que se piensa que esto va a llevar
a una mejora del bienestar y la calidad de vida de las personas.
Aun así yo creo que no es consciente
del uso cotidiano que hay de nanotecnología
en múltiples aspectos de nuestra vida, múltiples utensilios.
Por ejemplo en cosmética, en cremas solares,
o cremas que llaman antienvejecimiento,
hay partículas que ayudan a la absorción,
en recubrimiento de herramientas,
en desarrollo de nuevas prendas textiles que son más resistentes,
más ligeras, etc,
en lo que hemos hablado antes
de la miniaturización de chips en nuestros ordenadores,
están en todas partes, la velocidad en la que funcionan,
la capacidad que tienen, etc.
Todos estos son ejemplos donde se están aplicando nanotecnologías
y que la gente no es consciente de que los están usando día a día
y que la nanotecnología ya está ahí.
Muchas gracias por esta entrevista.
Muchas gracias, Pedro, muchas gracias.
En el próximo capítulo,
contaremos con la colaboración de Ricardo García,
investigador científico
del Instituto de Ciencias de los Materiales del CSIC,
que está trabajando actualmente
en el desarrollo del microscopio de fuerzas,
considerado como el más preciso del mundo,
con grandes aplicaciones en el campo de la biomedicina.
No os lo perdáis, os esperamos.