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Publicado el 14 Febrero, 2018 por Jessica Castro Burunate en Ciencia
 
 

NANOCIENCIAS Y NANOTECNOLOGIAS

Las imperceptibles formas de las cosas

Cuba relanza su aspiración de incorporarse al acelerado mundo nano, ahora con un programa nacional, como parte de la estrategia de desarrollo sostenible de la nación

 

El Centro de Estudios Avanzados de Cuba se proyectó como una plataforma abierta para el desarrollo de proyectos nanos con un equipamiento de primera línea, y la oportunidad de la Isla de tener un lugar en este universo. (Foto: YASSET LLERENA).

El Centro de Estudios Avanzados de Cuba se proyectó como una plataforma abierta para el desarrollo de proyectos nanos con un equipamiento de primera línea, y la oportunidad de la Isla de tener un lugar en este universo. (Foto: YASSET LLERENA).

Por JESSICA CASTRO BURUNATE

El sueño de la juventud, el dominio sobre los misterios de la naturaleza hasta en sus más diminutas estructuras, una lucha no tan desigual contra enfermedades como el cáncer, son algunas de las posibilidades que se abren al mundo con los logros de la primera ciencia que se define en términos de una escala y no de un objeto de estudio.

Para muchos entendidos en el tema, las nanociencias y nanotecnologías definen una nueva era en el desarrollo humano, una segunda revolución industrial. Los productos de esta base tecnológica ya son presencia cotidiana: protectores solares, cosméticos, aditivos alimentarios, plaguicidas, sensores y dispositivos para diagnóstico, en el diseño de tecnologías más eficaces para potabilizar el agua, materiales más resistentes y ligeros, una lista tan larga que a veces asusta.

Para Yorexis González Alfaro, director de investigaciones del CEAC, esta es una nueva revolución de las ciencias de los materiales que define otro salto en el desarrollo humano para el que debemos prepararnos (Foto: YASSET LLERENA).

Para Yorexis González Alfaro, director de investigaciones del CEAC, esta es una nueva revolución de las ciencias de los materiales que define otro salto en el desarrollo humano para el que debemos prepararnos (Foto: YASSET LLERENA).

Lo extraordinario de trabajar a una escala donde solo impera un puñado de átomos individuales que se compara con el grosor de un cabello dividido por cien mil veces, es que a ese nivel las propiedades de los materiales cambian, lo que hace posible transformarlos o crear otros nuevos inexistentes en la naturaleza. Se descubre el misterio mismo de la creación en formas nunca antes vistas.

Por supuesto, esta realidad que aún parece ficción no solo requiere el empeño de las mentes más brillantes, también el acceso a tecnologías cuyos costos siguen el ritmo trazado por la actual hegemonía global. Sobre las posibilidades de Cuba de retar el orden establecido y ubicarse en esta carrera, ahora con un Programa Nacional de Nanociencia y Nanotecnología, BOHEMIA conversa con el doctor en Ciencias, Yorexis Gonzáles Alfaro, director de Investigaciones del Centro de Estudios de Avanzada de Cuba (CEAC).

Investigar no siempre es igual a producir

En el territorio nacional fueron los centros de altos estudios, en particular la Universidad de La Habana, los que dieron los pasos iniciales en este campo cuando apenas se anunciaba su potencialidad. Pero aunque la ciencia y la tecnología en ocasiones tienen fronteras muy difusas, no son lo mismo, y hay un largo y costoso camino entre un descubrimiento y su aplicación práctica. Para acortar estas distancias en el año 2007 se inició la construcción del Centro de Estudios Avanzados de Cuba.

“Se puede hacer un producto nanotecnológico en un laboratorio estándar pero a la hora de hacer su caracterización (propiedades, tamaños, morfología) –proceso vital para su ulterior producción–, se necesitan equipamientos de primera línea que es incosteable ubicar en todo el país”, comienza explicando González Alfaro.

Esta institución funcionaría entonces como una plataforma abierta donde los investigadores de las diferentes disciplinas pudieran desarrollar sus proyectos con el equipamiento de caracterización necesario y la asesoría de un pequeño grupo de expertos; una especie de santuario futurista para incubar el mundo del mañana.

Tan prometedora visión aún no ha podido desplegar sus alas, a pesar de que el centro tiene los principales laboratorios funcionando desde el año 2013.  Hasta el momento las potencialidades de esta maquinaria se han explotado en proyectos de colaboración internacional y en algunos nacionales pertenecientes a otros programas como el de las ciencias básicas y el de la biotecnología.

Nuevas e insólitas formas de almacenar recursos tan valiosos como el agua potable, es apenas una de las tantas posibilidades abiertas al mundo con el desarrollo de la nanotecnologías (Foto: angletear.com)

Nuevas e insólitas formas de almacenar recursos tan valiosos como el agua potable, es apenas una de las tantas posibilidades abiertas al mundo con el desarrollo de la nanotecnologías (Foto: angletear.com)

Esta última sinergia ya da sus frutos con una nueva formulación tópica del Heberprot P, tratamiento para el pie diabético patentado por el Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología, que promete ser el primer producto nano nacional. Con todas las investigaciones listas, se espera la terminación de la planta de fluidos supercríticos donde se producirá.

La principal limitante del CEAC era que no existía un programa específicamente diseñado para acoger investigaciones nanos, que evitara el envejecimiento de un equipamiento de rápida obsolescencia sin haber cumplido los objetivos trazados.

Este escenario cambió en diciembre de 2017 cuando fue públicamente anunciado el Programa Nacional de Nanociencia y Nanotecnología, concebido como parte del “Plan Nacional de Desarrollo Económico y Social hasta 2030: Propuesta de Visión de la Nación, Ejes y Sectores Económicos Estratégicos”.

Según declaró a BOHEMIA Luis Felipe Desdín García, investigador titular del Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear (CEADEN), y coordinador del grupo de expertos que desarrolló el programa, el aporte de las nanos podría resultar significativo para algunos de los grandes desafíos de la nación. Entre estos se cuentan el envejecimiento poblacional y las enfermedades asociadas a este; el cambio de la matriz energética hacia fuentes renovables, así como el enfrentamiento al cambio climático.

En esta última problemática a nivel internacional existen ya valiosas experiencias en el uso de tecnologías nano para el tratamiento y desalinización del agua, una de las grandes preocupaciones cuando se habla de este escenario. También se avanza en la posibilidad de incrementar la durabilidad y reducir los costos de mantenimiento de las infraestructuras industriales, turísticas y del fondo habitacional en entornos costeros con materiales más resistentes a estas condiciones, algo particularmente tentador en el caso de Cuba.

Otro de los ejes esenciales para el programa cubano es consolidar la industria farmacéutica y biotecnológica como una de las actividades de mayor capacidad exportadora de la economía. En este campo, donde ya se concentra gran cantidad de recursos humanos, investigaciones e infraestructura tecnológica, las posibilidades de desarrollo son numerosas, y sin duda mucho más tangibles.

Dentro de las aspiraciones está desarrollar nanosensores para la detección de biomoléculas, nanoestructuras con potencialidades para su empleo en calidad de principios activos y agentes terapéuticos para el tratamiento de enfermedades crónicas no transmisibles como el cáncer, y el desarrollo de nanomateriales para ser empleados en la liberación controlada de medicamentos (nanogeles, nanocápsulas, conjugados poliméricos, entre otros), así como la identificación de enfermedades en sus estadios iniciales a nivel celular o molecular con el empleo de nano dispositivos o sistemas de contraste.

Los proyectos nacionales, cuya fecha límite de presentación será el 15 de marzo de 2018, los seleccionará un comité de expertos, según su novedad, actualidad, pertinencia e impacto. El programa estará gestionado por la Agencia de Energía Nuclear y Tecnologías Avanzadas con un financiamiento estatal cuya cifra aún no se ha divulgado.

El problema de trabajar a esta escala es que implica una infraestructura y tecnología del más alto nivel y que ya ha avanzado mucho desde que en los años 80, con la aparición de la Microscopía Túnel de Barrido (STM) o de Fuerza Atómica (AFM), fuera posible primero observar los materiales a escala atómica y, después, manipular átomos individuales. Razón por la cual competir, incluso clasificar, en esta arena lleva más que voluntad.

Los altos costos de la tecnología empleada demandan más que nunca investigaciones viables para producir (Foto: YASSET LLERENA).

Los altos costos de la tecnología empleada demandan más que nunca investigaciones viables para producir (Foto: YASSET LLERENA).

Las normas internacionales exigen que desde la etapa de investigación se cuente con toda la caracterización normalizada –algo que no se logra en un laboratorio estándar–, el equipamiento certificado y la técnica validada para emplearse en estos procesos. En adición, los reactivos que se utilizan tienen que ser de alta pureza, disponibles solo en algunas firmas y también a elevadas cifras, explica Yorexis González Alfaro.

Aun cuando la ausencia de algunos equipos como el de Microscopía Electrónica de Transmisión obliguen a los investigadores a salir al exterior para obtener datos puntuales, la batería analítica instalada en el CEAC resulta competitiva con las existentes en el mundo, lo cual redefine los términos de la colaboración, algo con mucho peso en temas de patente, por ejemplo.

El recorrido descrito es apenas la mitad, aún resta un buen trecho hacia la industria, históricamente pedregoso. Por una parte se necesita el interés de las empresas en producir y por la otra, una visión práctica de la ciencia para diseñar las investigaciones con los equipamientos disponibles, considerando que no puede transformarse toda la rutina productiva en función de un solo producto. “Se puede hacer, lo que lleva más trabajo, más tiempo y más investigación”, asevera González. Aunque el tema es mucho más complejo, esta sinergia, alcanzada en pocos sectores, será decisiva para lograr las aspiraciones de Cuba.

Los peligros de lo que no se ve

Dicen que todo avance implica un riesgo. En un campo tan joven la extensión de estos aún es incierta. El impacto de partículas tan pequeñas, que llegan a donde otras no pueden, en el medioambiente y sobre la salud humana, es una preocupación que reclama normativas precisas y un mayor número de investigaciones.

“Para Cuba la salud humana es una prioridad –asegura Alfaro– de ahí que la estrategia necesariamente deberá ser un desarrollo en paralelo de las investigaciones. Cada vez que varías algo en una partícula cambias su toxicidad, por tanto, además de todo el equipamiento para caracterizar, están los ensayos de ecotoxicología, para ver su impacto en el medioambiente y los de toxicología animal en caso de que vaya a interactuar con un mamífero”.

En estos momentos el procedimiento aplicado en esos estudios utiliza los montajes experimentales estándares, siguiendo la misma norma de un producto macro; algo que en un futuro no muy lejano tendrá que variar, confirma el experto.

Mientras, los diferentes centros del país responsables de manejar esta temática desde distintas áreas rastrean la poca información existente en el mundo.

El desarrollo de los nanomateriales tiene ya un fuerte impacto en áreas como la medicina, la informática y las construcciones. (Foto Cortesía del INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES)

El desarrollo de los nanomateriales tiene ya un fuerte impacto en áreas como la medicina, la informática y las construcciones. (Foto Cortesía del INSTITUTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES)

En 2014 Cuba inició un proyecto conjunto con Venezuela con el objetivo de sentar las bases para el desarrollo de una nanotecnología sustentable y segura en ambos países. Se perseguía la creación de una normativa que, además de regular la industria doméstica, obligara a los proveedores internacionales a informar el contenido nanotecnológico de los productos importados.

El proyecto previsto para cuatro años solo alcanzó a finalizar el primero con un informe resumen en el que se establecieron algunas pautas. El Comité Técnico Normativo, formado en ese momento, hasta el presente nunca se ha reunido y las regulaciones aún están en fase de definir el vocabulario técnico a manejar, informa González Alfaro.

La nanociencia y la nanotecnología exigen ya a las principales potencias del mundo cifras astronómicas anuales, para mantener la ventaja competitiva y la hegemonía en el siglo XXI. Para la nación caribeña entrar a esta dimensión significa que deberá explotar al máximo la eficiencia de su sistema científico-técnico, para cerrar ciclos y mantener el prestigio de una ciencia segura.

Más allá de continuar afianzando nuestro lugar en el mundo, indudablemente definido por el desarrollo de la ciencia y la tecnología, se presenta la posibilidad de obtener diagnósticos tempranos de enfermedades como el cáncer, mucho antes de que aparezcan los primeros síntomas, de lograr métodos más limpios y baratos de fabricar y almacenar energía, obtener agua potable e incrementar la productividad agrícola. La oportunidad existe, ahora hay que saber aprovecharla.


Jessica Castro Burunate

 
Jessica Castro Burunate