La ciencia de acelerar la chiripa

En 1982, Richard Buckminster Fuller calcul¨® que la cantidad de conocimiento acumulada por la humanidad en el a?o 1 d.C. se hab¨ªa doblado en el 1500. Al final de la Segunda Guerra Mundial el conocimiento se doblaba cada 25 a?os y tras la llegada de la web, en 2004, cada 18 meses. Ese ritmo de crecimiento ha convertido muchas tareas, en particular las cient¨ªficas, en carreras fren¨¦ticas por seguir adquiriendo informaci¨®n para, como m¨ªnimo, mantener la posici¨®n que se ocupa.

Uno de esos ¨¢mbitos es la qu¨ªmica. Es conocida la historia de c¨®mo Alexander Fleming, en 1928, descubri¨® c¨®mo un hongo hab¨ªa crecido sobre unas placas de Petri en las que cultivaba la bacteria Staphylococcus aureus. Este hongo, el Penicillium notatum, generaba un producto natural que mataba las bacterias. Ese hallazgo casual se considera el inicio de la era de los antibi¨®ticos y muchas infecciones mort¨ªferas dejaron de serlo a partir de entonces.

Esta forma m¨¢s o menos casual de descubrir medicamentos tiene poco que ver con las t¨¦cnicas actuales. En el Instituto Catal¨¢n de Investigaci¨®n Qu¨ªmica (ICIQ) de Tarragona, su director, Miquel Angel Peric¨¤s, lidera un grupo pionero en la aplicaci¨®n de nuevos m¨¦todos de descubrimiento.

La b¨²squeda de mol¨¦culas que curen enfermedades es como jugar con piezas de un rompecabezas, la forma determina si funciona

En su b¨²squeda de nuevos compuestos que curen enfermedades o que puedan ser de utilidad a la industria para, por ejemplo, mejorar la conservaci¨®n de productos o su resistencia, los cient¨ªficos trabajan con una especie de rompecabezas. Sabiendo c¨®mo est¨¢n organizados los ¨¢tomos de una mol¨¦cula es posible predecir c¨®mo encajar¨¢n unos con otros y qu¨¦ propiedades tendr¨¢n los frutos de esas uniones. Si en los a?os 20, Fleming hubiese contado con las t¨¦cnicas de cristalograf¨ªa que mostraron c¨®mo se combinan las piezas en los procesos qu¨ªmicos o biol¨®gicos, habr¨ªa podido explicar c¨®mo hab¨ªa funcionado su hongo microbicida.

Los qu¨ªmicos emplean su creatividad y sus conocimientos para plantear uniones con inter¨¦s posible, pero despu¨¦s es necesario poner a prueba esas ideas para comprobar que funcionan en la realidad. Antes, era necesario probar todas las posibilidades, una a una, pero eso ha cambiado con el cribado de alto rendimiento. ¡°As¨ª se pueden plantear muchos experimentos al mismo tiempo, que en pocos pasos nos lleva a un catalizador [un elemento que acelera o retarda una reacci¨®n qu¨ªmica, esencial en la industria] eficaz o un f¨¢rmaco activo contra una enfermedad¡±, apunta Peric¨¤s.

¡°En qu¨ªmica, hoy en d¨ªa estamos trabajando en un tipo de procesos que llamamos de bala m¨¢gica, en el que consigues en una sola etapa lo que antes requer¨ªa varias. Por ejemplo, el gran caballo de batalla de la qu¨ªmica sint¨¦tica es la activaci¨®n del enlace carbono-hidr¨®geno. As¨ª, a partir de un hidrocarburo que nos proporciona la industria petroqu¨ªmica podemos obtener un producto muy elaborado¡±, a?ade el director del ICIQ. Para alcanzar ese fin, los qu¨ªmicos podr¨ªan probar cientos de catalizadores y de condiciones en las que realizar las reacciones, pero si tuviesen que hacerlo secuencialmente, eso supondr¨ªa a?os. Y en el mundo de la qu¨ªmica actual ese tiempo no est¨¢ disponible.

¡°Ahora, cuando un tema explota, el desarrollo en ese campo se produce en meses¡±, apunta Peric¨¤s. ¡°Hay pa¨ªses como China en los que ponen a grupos de 50 personas a trabajar en un problema, algo que nosotros no nos podemos permitir, y por eso tenemos que contraponer la inteligencia frente a esa fuerza bruta¡±, contin¨²a.

En su ¨²ltimo trabajo, que se publica en la revista Advanced Synthesis & Catalysis, el equipo del ICIQ present¨® la generaci¨®n de una nueva familia de catalizadores que mejoran reacciones industriales poco logradas y lo hacen de una forma m¨¢s limpia. El camino para lograrlos consiste en una serie de aproximaciones que las nuevas tecnolog¨ªas han acelerado. ¡°Primero conoces una serie de mol¨¦culas org¨¢nicas que, combinadas con un metal, dan lugar a catalizadores. Gracias a un sistema inform¨¢tico puedes hacer una selecci¨®n previa entre centenares de catalizadores que pueden tener un buen efecto en la reacci¨®n que se busca¡±, cuenta Peric¨¤s. ¡°Esto es como encontrar una aguja en un pajar¡±, a?ade. Si encuentran la aguja, ya solo tendr¨¢n que buscar que ese proceso se pueda llevar a escala industrial. Si el catalizador a¨²n no es ideal, se puede hacer una segunda ronda analizando estructuras derivadas del catalizador imperfecto hasta llegar a la soluci¨®n deseada. ¡°Todos estos procesos ser¨ªan irrealizables sin la nueva tecnolog¨ªa, requerir¨ªan a?os¡±, indica.

En estos cambios, adem¨¢s de la eficiencia, se busca abaratar los costes y hacer productos menos contaminantes. ¡°Los catalizadores de los coches tienen rodio o platino y los que nosotros dise?amos tienen ox¨ªgeno o carbono; son m¨¢s baratos, con m¨¢s rendimiento y menos contaminantes¡±, explica Fernando Bravo, otro de los autores del estudio. En esa l¨ªnea, la qu¨ªmica sint¨¦tica tambi¨¦n busca producir de forma artificial compuestos que ahora se utilizan en medicina, por ejemplo en la lucha contra tumores, que hasta ahora se obten¨ªan de ¨¢rboles o corales, limitando el anterior impacto ecol¨®gico.

Por ¨²ltimo, otro de los procesos en los que avanza la qu¨ªmica moderna y en el que tambi¨¦n trabajan en el ICIQ es la fabricaci¨®n en flujo continuo. En lugar de hacer lotes, esa especie de ollas en las que se introduce la materia prima y los reactivos y se coloca a la temperatura y la presi¨®n adecuada para lograr la p¨®cima buscada, se trata de lograr el mismo objetivo a trav¨¦s de una especie de transformador qu¨ªmico que se coloca junto a un grifo. As¨ª, la cantidad de sustancia necesaria para las reacciones es peque?a, se crean menos contaminantes y se evitan los riesgos t¨¦cnicos de generar mucho producto de una vez.