Nanorrobots que se inyectan en la sangre, materiales que se autorreparan o sistemas de almacenamiento de información sin límites podrían ser posibles gracias a máquinas moleculares. El químico francés Jean-Pierre Sauvage, que ha sido uno de los ponentes esta semana en el festival Passion For Knowledge en San Sebastián, logró diseñar, junto a su equipo, estos diminutos artefactos con múltiples aplicaciones.
Las células cancerosas podrían tener un nuevo enemigo: minirrobots de moléculas inyectables en los vasos sanguíneos. Estas máquinas moleculares entregarían de manera dirigida un medicamento asesino allí donde se encuentran las células malignas, cuyo entorno es diferente y el pH más ácido que el de las sanas.
¿Hablamos del futuro en el tratamiento del cáncer? “Oh, sí, lo creo sinceramente”, confiesa a Sinc Jean-Pierre Sauvage (París, 1944) durante su visita a la ciudad de San Sebastián donde estos días se ha celebrado el festival científico Passion For Knowledge, organizado por el centro de investigación Donostia International Physics Center (DIPC).
“Estas complejas moléculas deben ser capaces de navegar en los fluidos, de encontrar las células malignas y de entregar muy cerca de estas una molécula asesina. Todo esto parece bastante realista a término medio”, relata. De este modo, se podría tratar diferentes tipos de cáncer. Todo ello gracias a la maquinaria molecular diseñada por Sauvage y su equipo, que le valió el Premio Nobel de Química en 2016 junto a Sir J. Fraser Stoddart y Bernard L. Feringa.
Sus hallazgos en topología molecular y química supramolecular –un término que acuñó su gran amigo y antiguo jefe Jean-Marie Lehn, premio Nobel de Química de 1987– han permitido crear nanorrobots inyectables en sangre, que aún permanecen en fase de desarrollo. “Siguen formando parte de proyectos que avanzan a buen ritmo en lugar de realizarse, al menos, en la actualidad”, explica a Sinc.
Podrían pasar años hasta que estos diminutos robots se conviertan en una realidad. “Pueden ser dos o veinte años. Nadie puede arriesgarse a garantizar la llegada de esta aplicación en los próximos cinco o diez años. Nadie. Sería indecente”, lamenta Sauvage, profesor emérito de la Universidad de Estrasburgo (Francia).
Pero esta área científica, que ha experimentado un desarrollo espectacular con dispositivos a escala nanométrica o imitadores de motores biológicos, es muy activa en el mundo. Decenas, si no cientos de laboratorios trabajan en proyectos similares.
Hasta hace poco tiempo se pensaba que las moléculas artificiales solo podían ser estáticas, pero Sauvage –que empezó su doctorado creando moléculas con propiedades desconocidas– y sus compañeros, muchos de ellos amigos desde la juventud, lograron desencadenar y controlar su movimiento.
El trabajo de su gran amiga Christiane Dietrich-Buchecker, que colaboraba con él y tenía una excelente habilidad para fabricar moléculas, fue vital. El equipo se inició en el mundo de los anillos entrelazados con una idea “un poco alocada” y que pertenecía a otra área de estudio distinta, la fotosíntesis, por la que sentía gran pasión.
Gracias a sus experimentos, que tardaron un año en hacer funcionar, idearon el primer músculo molecular y crearon un objeto de ocho nanómetros que se contraía y se relajaba cuando recibía la señal. Nacieron así las máquinas moleculares, las más pequeñas del mundo, con múltiples aplicaciones.
Además de la medicina, una de las más comerciales es la fabricación de nuevos polímeros que contienen anillos entrelazados y enhebrados por hilos moleculares en una estructura llamada catenano. “Al tener un hilo y un anillo, este último puede deslizarse fácilmente a lo largo del hilo, lo que da una gran flexibilidad a los materiales”, explica Sauvage.
Durante su charla ayer en San Sebastián en el festival científico Passion For Knowledge. / DIPC
Estos novedosos materiales, desarrollados sobre todo por varias compañías japonesas, tienen algo muy interesante, según el químico: se pueden convertir en películas que, si se rayan o desgarran, se autorreparan casi instantáneamente porque las moléculas se pueden reordenar muy rápido.
“No conseguiríamos romperlos. Los rayaríamos y pocos segundos después veríamos que la rayadura ha desaparecido”, aclara. Se está pensando en ellos para fabricar pantallas protectoras de smartphones.
Pero, sin duda, una de las primeras aplicaciones dentro de la maquinaria molecular, hace una década, ha sido la capacidad de almacenar la información con moléculas. “Eso ha emocionado mucho a la gente”, dice Sauvage.
En este caso, se emplean otras estructuras, los rotaxanos, que son moléculas en forma de mancuerda enroscadas a través de una macromolécula cíclica. El anillo puede atravesar el eje y moverse de izquierda a derecha, y viceversa. “Así se puede escribir, leer y borrar. Es el principio del lenguaje binario. Se convirtió en la computación molecular”, recuerda el investigador, que se mantiene cauto ante las posibles aplicaciones de esta tecnología.
Para el científico podría ser una revolución ya que una molécula es algo muy pequeño, mucho más pequeño que los componentes de la industria de los semiconductores de silicio con los que se trata y almacena la información ahora.
“Es muy atractivo meter en un centímetro cúbico todos los escritos de la humanidad. Con las moléculas se puede conseguir”, afirma. Y esto sería especialmente útil en los centros de procesamiento de datos, enormes máquinas que se calientan y que consumen energía.
“No es imposible transformar el almacenamiento de información a base de transistores en un almacenamiento molecular. Sería importante”, apunta el químico. En parte se harían ahorros de energía significativos
Pero, por ahora, para el científico “hay aún una parte de ciencia-ficción”. “No sabemos cómo funcionará. El punto débil de las moléculas que han sido utilizadas en este proyecto es que, contrariamente a los transistores de silicio, no son infinitamente estables, es decir, que podemos escribir, leer y borrar, pero no lo podemos hacer diez millones de veces”, detalla.
Los sistemas actuales no son lo suficientemente estables como para que haya una aplicación comercial rápida. ¿Y qué faltaría? “Solo cambiar a otras moléculas más estables”. Y más tiempo, como siempre necesitan los científicos. Pero no será Jean-Pierre Sauvage el encargado de hacer este cambio.
A punto de cumplir 75 años, el químico se ha ido alejando progresivamente de los laboratorios en los últimos años. Con el premio Nobel otorgado hace tres años, y que todavía no asimila haber ganado, su trabajo de investigación se detuvo por completo. “No es compatible con el ritmo de vida que llevo ahora”.
Jean-Pierre Sauvage en el P4K ayer. / DIPC
No obstante, ganar ese reconocimiento supuso un impulso a su ya activa labor divulgadora. “Literalmente explotó”, confiesa a Sinc. Ahora recibe una invitación al día para dar conferencias, como la de esta semana en el Passion For Knownledge. En total, imparte unas 30 o 40 al año para todo tipo de público.
Pero de las que más orgulloso se siente es de las charlas a institutos franceses de Secundaria con sus colegas del Instituto de Ciencia e Ingeniería Supramolecular (ISIS, por sus siglas en francés). Desde 2016 ya han recibido a 30 centros con adolescentes de 15 a 17 años, la misma edad a la que él mismo montó un pequeño laboratorio en su casa de Agno en Alsacia, Francia, con materiales que compraba al farmacéutico. “Me encantaba la bioquímica”, revela.
No pensó en ser químico hasta más adelante. Después de la selectividad, eligió esta disciplina, casi por defecto. “Aunque era mejor en matemáticas, la química me parecía más accesible”, dice Sauvage, que sabía que quería ser científico desde muy joven. “Para ser matemático hay ser que un monstruo de alguna manera. Son personas absolutamente excepcionales y yo sabía que no tenía ese nivel en matemáticas”, manifiesta.
Ahora los quinceañeros y quinceañeras con los que se cruza en sus conferencias no se toman sus palabras como un juego. Escuchan atentamente las explicaciones científicas de esta eminencia y en el turno de preguntas “no hay quien les pare”. A él ya tampoco, y lo tiene claro: “Todo lo que permita dirigirse al gran público –y los jóvenes tienen la prioridad– es positivo. Los científicos tienen que hacer un gran esfuerzo y moverse para acercarse a la gente”.
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha concedido la mitad de este galardón al bioquímico estadounidense David Baker por diseñar desde cero nuevas proteínas mediante su programa RoseTTAFold. La otra mitad la comparten el británico Demis Hassabis y el también estadounidense John M. Jumper, ambos de la empresa DeepMind de Google, que lograron predecir las estructura proteicas con IA.
Un estudio internacional con participación del CSIC ha demostrado que reemplazar un solo átomo en posiciones estratégicas de la secuencia genética puede revertir su dirección de rotación. Según los autores, el hallazgo podría convertirse en una importante diana terapéutica al desempeñar un papel importante en diversos procesos biológicos.
