La humanidad logra por primera vez modificar los enlaces entre ¨¢tomos de una ¨²nica mol¨¦cula

Un equipo internacional de cient¨ªficos ha logrado, por primera vez en la historia, modificar mol¨¦culas individuales de forma selectiva, rompiendo o formando enlaces entre sus ¨¢tomos a voluntad. El avance har¨¢ posible la creaci¨®n de mol¨¦culas hasta ahora inimaginables, seg¨²n proclama el qu¨ªmico espa?ol Diego Pe?a, uno de los l¨ªderes del grupo. ¡°Esta t¨¦cnica va a revolucionar la qu¨ªmica¡±, sentencia. Su investigaci¨®n es portada de la revista Science, referente de la mejor ciencia mundial.

Una mol¨¦cula es simplemente una agrupaci¨®n de ¨¢tomos. El agua ¡ªcomo indica su famosa f¨®rmula qu¨ªmica, H?O¡ª tiene dos ¨¢tomos de hidr¨®geno y uno de ox¨ªgeno, unidos por los llamados enlaces covalentes, en los que se comparten electrones. En la actualidad, para modificar mol¨¦culas, los cient¨ªficos utilizan un proceso similar a meter trillones de ladrillos de LEGO en una lavadora, esperando que se ensamblen y formen el producto deseado, seg¨²n una ilustrativa comparaci¨®n utilizada por el qu¨ªmico ruso Igor Alabugin y su colega chino Chaowei Hu en la propia revista Science. El equipo de Pe?a, en cambio, ha utilizado un microscopio de ¨²ltima generaci¨®n, capaz de concentrarse en una ¨²nica mol¨¦cula de una millon¨¦sima de mil¨ªmetro y de modificar sus enlaces mediante pulsos el¨¦ctricos.

¡°Podemos ensamblar los ¨¢tomos de una forma inimaginable¡±, celebra Pe?a, del Centro Singular de Investigaci¨®n en Qu¨ªmica Biol¨®gica y Materiales Moleculares (CiQUS), de la Universidad de Santiago de Compostela. El cient¨ªfico, un santiagu¨¦s a punto de cumplir 48 a?os, parafrasea una c¨¦lebre frase de la pel¨ªcula Blade Runner: ¡°Yo he visto mol¨¦culas que vosotros no creer¨ªais¡±. ?l y sus colegas han creado diferentes estructuras con 18 ¨¢tomos de carbono y ocho de hidr¨®geno, formando anillos y otras florituras, de manera reversible. ¡°Si le preguntaras a un qu¨ªmico si es posible sintetizar algunas de estas mol¨¦culas, te dir¨ªa que es imposible, porque reaccionar¨ªan con el ambiente y durar¨ªan milisegundos¡±, opina Pe?a.

Los autores han utilizado una versi¨®n avanzada del microscopio de efecto t¨²nel, cuyos inventores ¡ªel alem¨¢n Gerd Binnig y el suizo Heinrich Rohrer, del laboratorio de la empresa IBM en Z¨²rich (Suiza)¡ª ganaron el Nobel de F¨ªsica en 1986. Estos instrumentos, que requieren una temperatura de alrededor de 270 grados bajo cero y condiciones de ultraalto vac¨ªo para garantizar la estabilidad de las mol¨¦culas, son capaces de obtener im¨¢genes de superficies a nivel at¨®mico. El equipo de Pe?a ya logr¨® ser portada de la revista Science en 2012, tras obtener la primera imagen de enlaces entre ¨¢tomos de mol¨¦culas individuales.

El f¨ªsico alem¨¢n Leo Gross, de IBM, es otro de los autores principales de la investigaci¨®n. ¡°Las reacciones selectivas en una sola mol¨¦cula pueden permitir la creaci¨®n de novedosas m¨¢quinas moleculares artificiales, m¨¢s complejas y vers¨¢tiles¡±, expone Gross, que imagina un futuro en el que se mejorar¨¢ la s¨ªntesis y la distribuci¨®n de f¨¢rmacos. ¡°Estas m¨¢quinas moleculares podr¨ªan realizar tareas como el transporte de otras mol¨¦culas o de nanopart¨ªculas, la fabricaci¨®n y la manipulaci¨®n de nanoestructuras y la facilitaci¨®n de transformaciones qu¨ªmicas¡±, a?ade el f¨ªsico. Para llegar a ese futuro, har¨¢ falta primero dominar esta nueva t¨¦cnica, que est¨¢ todav¨ªa ¡°en su infancia¡±, seg¨²n reconocen sus autores.

Pe?a, Gross y sus colegas han jugado con esa mol¨¦cula de 18 ¨¢tomos de carbono y ocho de hidr¨®geno, generando tres resultados diferentes mediante pulsos el¨¦ctricos de un par de voltios. Con la misma receta, C??H?, se obtienen tres estructuras tridimensionales distintas. Los investigadores pueden cambiar esas configuraciones una y otra vez, cientos de veces, haciendo que el sistema reaccione o no con otras mol¨¦culas. Los qu¨ªmicos Igor Alabugin y Chaowei Hu, de la Universidad del Estado de Florida (EE UU), comparan estas mol¨¦culas modificables con ¡°una navaja suiza para la qu¨ªmica¡±.

El laboratorio de IBM en Z¨²rich desarrolla estos sofisticados microscopios. El grupo de Pe?a, por su parte, propone endiablados problemas qu¨ªmicos que se pueden resolver con estas m¨¢quinas. En los ¨²ltimos a?os, los autores se han dedicado, por ejemplo, a analizar mol¨¦culas presentes en meteoritos. ¡°Con las t¨¦cnicas cl¨¢sicas necesitas que haya unos cuantos millones de mol¨¦culas para llegar a detectarlas. Con esta nueva t¨¦cnica se baja el umbral de detecci¨®n a niveles ¨ªnfimos, de una ¨²nica mol¨¦cula¡±, aplaude Pe?a.

Los qu¨ªmicos de la Universidad de Santiago de Compostela y los f¨ªsicos de IBM tambi¨¦n han investigado la estructura molecular de los asfaltenos, unos componentes s¨®lidos del petr¨®leo que bloquean las tuber¨ªas y son conocidos como ¡±el colesterol de las refiner¨ªas¡±. Cuando forman un tap¨®n, hay que detener la actividad industrial y extraerlo. ¡°Podemos analizar la estructura de los asfaltenos para ayudar a desarrollar aditivos que eviten que esas mol¨¦culas se autoensamblen y precipiten en las tuber¨ªas¡±, explica Pe?a. Su consorcio, en el que tambi¨¦n participa la Universidad de Ratisbona (Alemania), recibi¨® hace dos a?os nueve millones de euros del Consejo Europeo de Investigaci¨®n.

El qu¨ªmico Diego Pe?a estuvo el 7 de mayo en Madrid en el concierto de despedida de uno de sus grupos favoritos, Siniestro Total. Los m¨²sicos gallegos, conocidos por sus letras irreverentes con gui?os cient¨ªficos, cantaron uno de sus himnos: ¡°?Qu¨¦ es el ser? ?Qu¨¦ es la esencia? ?Qu¨¦ es la nada? ?Qu¨¦ es la eternidad? ?Somos alma? ?Somos materia?¡±. Pe?a reflexiona sobre esa materia de la que est¨¢n hechos los seres humanos y cualquier cosa. ¡°Es muy importante que la sociedad se d¨¦ cuenta del valor de la investigaci¨®n b¨¢sica: el conocimiento por el conocimiento. Yo quiero controlar c¨®mo se ensamblan los ¨¢tomos. ?Para qu¨¦ vale eso? Pues para todo, porque todo est¨¢ formado por mol¨¦culas y por ¨¢tomos¡±, argumenta. Las aplicaciones, como las futuras mol¨¦culas, son inimaginables, pero en cualquier caso habr¨¢ que esperar para verlas, recalca Pe?a: ¡°Evidentemente, no vamos a curar el c¨¢ncer ma?ana¡±.

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