La investigación en métodos de barrera y en la producción de vacunas contra el SARS-Cov-2, protagonistas de la química en 2020
15/11/2021
<brIsaacvp, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons>
Durante 2020 la química ha continuado teniendo un importante papel en diferentes áreas de investigación. Destaca especialmente su contribución a la salud, en temas como el desarrollo de vacunas eficaces en tiempo récord y la producción a gran escala de productos que han evitado una mayor extensión de la pandemia. Tampoco se pueden dejar atrás avances significativos que abren posibilidades interesantes en los ámbitos medioambiental, tecnológico e industrial.
El principal protagonista de 2020 ha sido, sin duda, un virus, el SARS-Cov-2, que dio lugar a una pandemia. Según datos del Ministerio de Sanidad, son más de doscientos cincuenta millones los casos confirmados en el mundo, de los cuales algo más de cinco millones han tenido lugar en nuestro país. No debemos olvidar el papel que la química ha desempeñado a la hora de disminuir los efectos negativos de esta.
Jabones, detergentes y desinfectantes han sido la primera barrera para detener la propagación de la COVID-19. La síntesis de vacunas efectivas, y la producción ingente de dosis que han podido llegar a un gran número de personas, ha sido posible gracias a la investigación y al saber hacer previo de la industria química y farmacéutica.
Compuestos como hidroxicloroquina, azitromicina, lopinavir, ritonavir, umifenovir y plitidepsina nos resultan familiares, ya que han sido los protagonistas de estudios clínicos realizados para poder desarrollar las vacunas y fármacos que disminuyan la expansión y efectos de la pandemia. Pero la investigación química también ha traído buenas noticias en otros campos.
Medioambiente y residuos plásticos
Uno de los problemas ambientales, de los que la sociedad es cada vez más consciente, es la contaminación por los residuos plásticos. Son distintas las medidas se están tomando para disminuir el consumo de plásticos de un solo uso, sin embargo, esto no es suficiente. Las cantidades de microplásticos que se acumulan en los océanos son descomunales, y los estudios de estos restos han permitido descubrir que algunas bacterias secretan enzimas capaces de degradar los plásticos en sus componentes más sencillos.
brIsaacvp, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons
En esta línea, en el año 2016, unos científicos japoneses probaron diferentes bacterias de una planta de reciclado de botellas y descubrieron que la cepa201-F6 de la Ideonella sakaiensis era capaz de digerir el tereftalato polietileno (PET) rápida y eficazmente. El estudio de la estructura y funcionamiento de la enzima (PETasa) segregada permitiría diseñar estas enzimas para añadirlas a los birreactores de reciclaje.
Más adelante, en 2020, científicos americanos y del Reino Unido han desarrollado una PETasa capaz de degradar el PET de forma más eficaz que las estudiadas hasta ahora. Además, permite recuperar material que puede ser utilizado nuevamente en la síntesis y producción de plásticos de la misma calidad que los obtenidos mediante procesos petroquímicos. Esto supone un gran paso en la economía circular.
Química y diamantes
En el ámbito industrial podemos destacar la fabricación de diamantes a temperatura ambiente y en cuestión de minutos. Los diamantes sintéticos no son una novedad, se obtenien en los laboratorios desde mediados del SXX.
Mario Sarto, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
Un equipo internacional de investigadores, dirigido por la Universidad Nacional de Australia (ANU) y la Universidad RMIT en Melbourne, Australia, ha creado dos tipos de diamantes estructuralmente distintos: uno parecido a los que se usan en joyería y otro tipo llamado Lonsdaleita, más duro y cuya principal aplicación es cortar materiales ultrasólidos, y que suele aparecer en zonas donde han impactado meteoritos.
Estos diamantes se han conseguido a temperatura ambiente, al ejercer sobre el carbono una gran presión que genera una enorme fuerza de torsión y deslizamiento que desplaza los átomos.
Tecnología óptica
Otro gran avance con aplicaciones en la alta tecnología y el camuflaje, ha sido el descubrimiento de uno de los materiales más oscuros existentes en la naturaleza. Este material no es otro que la piel de unos peces abisales que absorben la luz reflejando únicamente un 0.05% de la misma.
derivative work: Una SmithPhotostomias.jpg: Edith Widder/HBOI, Public domain, via Wikimedia Commons
La disposición única de gránulos del pigmento (melanina) es la responsable dicha propiedad. La réplica en el laboratorio de esta estrategia permitirá a los científicos diseñar materiales más flexibles, duraderos y económicos para su uso en tecnología óptica (telescopios y cámaras) y para el camuflaje. Actualmente el material más oscuro que conocemos es el vantablack, desarrollado por la empresa británica Surrey NanoSystems.
Electrónica
En el campo de la electrónica, 2020 ha traído consigo el primer superconductor a temperatura ambiente, un superhidruro de azufre y carbono (CSH7) a altísimas presiones (del orden de las que tienen lugar en el centro de la Tierra). El reto ahora es poder conseguirlo a la presión ambiental. Los superconductores son materiales que no presentan resistencia al paso de la corriente eléctrica. Este fenómeno es posible a temperaturas muy bajas -140ºC), lo que dificulta su aplicación. Un equipo de científicos americanos ha conseguido un material que no genera resistencia al paso de la corriente a 15ºC.
El potencial de esta tecnología es enorme, desde el desarrollo de redes eléctricas sin pérdidas, a nuevas técnicas de escáner e imágenes médicas y novedosos modos de transporte basados en la levitación magnética.
Aunque este listado de investigaciones faltan algunos avances importantes, es imprescindible citar a una gran aliada en algunos de los últimos logros de la química, la inteligencia artificial (IA). Gracias al deep learning, es posible hacer predicciones fiables del plegado de las proteínas, lo que permitirá diseñar experimentos para mejorar fármacos de todo tipo.
La IA ha permitido también resolver la ecuación de onda de Schrödinger. uno de los pilares de la química cuántica, lo que puede tener un impacto significativo en el futuro de esta disciplina.
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