(29/07/09 -Agencia CyTA-Instituto Leloir / Área de Divulgación GIyANN-CNEA. Por Laura García) – Los superhéroes como Súperman no son los únicos que “trabajan” con mirada de rayos X. A su modo, la química Ana Gabriela Leyva utiliza ese tipo de rayos para mirar la estructura cristalina de diferentes materiales. Y como si eso fuera poco, también consigue manipular la materia a escala pequeñísima.
Ana Gabriela Leyva, que estudió la carrera de química en la Universidad de Buenos Aires y se doctoró en la Universidad Nacional de San Martín (UNSAM), es una de las referentes en la comunidad de la nanociencia y la nanotecnología en la Argentina. Su equipo fue el primero que informó a nivel mundial sobre la fabricación de nanoestructuras de un tipo de óxido de manganeso llamada “perovskita”.
Entre otros proyectos, su equipo se dedica a desarrollar nanopartículas de óxidos de metales que se estudian en la búsqueda de una terapia experimental contra el cáncer, y a supervisar la calidad de medicamentos midiendo su estructura cristalina con rayos X.
Durante su reciente visita a la ciudad de San Carlos de Bariloche realizada con motivo de un encuentro nacional organizado por la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), la docente y coordinadora del área de química de la Escuela de Ciencia y Tecnología de la UNSAM dio detalles sobre el trabajo que realiza su laboratorio del Centro Atómico Constituyentes, centro de investigación de la CNEA ubicado en Buenos Aires.
-¿Cuándo comenzó a trabajar en el campo de la nanociencia?
-En 2003, con mis colegas estábamos trabajando con un tipo de material aislante que se transforma en conductor de electricidad al recibir un campo magnético. Nos interesó ver si ese material mantenía las mismas propiedades cuando se manipulaba en estructuras de decenas de nanómetros (un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro). Finalmente logramos obtener los primeras nanoestructuras de perovskita de óxido de manganeso.
-¿Qué es la perovskita y para qué se utiliza?
-Es un óxido mixto compuesto por manganeso y otros metales. Es como una esponjita de oxígeno porque tiene la ventaja alojar en su interior oxígeno extra. La perovskita recibió este nombre como homenaje a la persona que descubrió este mineral en Rusia. En la industria se utiliza la perovskita como catalizador en procesos de oxidación. Un catalizador es un intermediario que facilita que ocurran reacciones químicas, como por ejemplo lograr separar átomos de hidrógeno mediante el platino. Otro ejemplo es el catalizador de paladio y platino que mejora la combustión en los autos modernos.
-Junto a su equipo logró desarrollar primeras nanoestructuras de ese tipo de óxido, ¿por qué buscaron crear esa nanoestructura?
-Se trata de un agregado de partículas muy pequeñitas con forma de tubitos o fideítos, son nanotubos o nanohilos. La ventaja es que las nanoestructuras con estas formas tienen mucha más superficie para una misma masa de material. Así, en procesos catalíticos, lo importante es que existe una mayor área, esto es, una mayor cantidad de sitios donde pueden ocurrir reacciones químicas. Hemos probado que estos materiales son eficaces como componentes de una celda de combustible, un dispositivo similar en cierto modo a una pila pero que genera energía eléctrica gracias a la interacción de elementos gaseosos.
-¿Es muy difícil fabricar nanopartículas?
-Lo más difícil de conseguir es que las nanopartículas no “crezcan” demasiado. En otras palabras, se forman núcleos de nanoparticulas que crecen por agregación. En general, es una competencia entre los núcleos que se forman y la velocidad en que se agregan los átomos. Sucede lo mismo que pasa con el granizo. Si hay pocos núcleos, se forman granizos grandes. Pero si hay muchos núcleos, se forman granizos pequeñitos. Así que ese es el gran desafío: lograr que haya muchos núcleos y que se puedan armar estructuras más chicas.
-En la presentación que hizo aquí en Bariloche contó que su equipo está trabajando con nanopartículas que podrían aplicarse en una terapia experimental contra el cáncer, ¿de qué se trata ese proyecto?
-Consiste en generar nanopartículas de óxidos mixtos magnéticos que podrían servir en una terapia oncológica experimental llamada “hipertermia”. Básicamente, lo que se busca es que este tipo de nanopartículas genere calor mediante la aplicación de un campo magnético externo. La temperatura mayor a 42 grados daña el tejido celular. También se está probando la termoablación, que es llegar a temperaturas entre 48 y 56 grados para generar una necrosis celular.
-¿Y cómo se lograría no afectar al tejido sano?
-Hay muchos desafíos: las partículas deberían ingresar con alguna molécula orgánica en su exterior que reconozca las células malignas y que al mismo tiempo no sean tóxicas para el organismo. En eso se está trabajando en la actualidad. Son tratamientos experimentales que ya se han comenzado en países como Japón y Canadá. Pero aún no hay protocolos aceptados universalmente, como los hay de la radiación o de la quimioterapia. Una estrategia es recubrir las nanopartículas con vidrio biocompatible, como el óxido de silicio.
-¿Ustedes trabajan con especialistas de diferentes áreas?
-Es un trabajo multidisciplinario en el que además de conseguir las nanopartículas se precisan ensayos previos a nivel biológico. Es un desarrollo experimental que recién se inicia. La propiedad que tienen estos óxidos es que son magnéticos pero cuando alcanzan una cierta temperatura, dependiendo de cuál es el óxido, dejan de serlo. Uno puede elegir la composición de estos óxidos, para que tengan una temperatura y cambien sus propiedades bajo determinadas condiciones. A mayor temperatura dejan de ser una fuente de calor.
-¿En qué etapa está el proyecto?
– Nuestro equipo está vinculado con un proyecto internacional presentado a la Unión Europea, así que se trata de un trabajo en colaboración con expertos de otros países. Lo que se busca ahora es saber más sobre las moléculas con acción biológica que se podrían “pegar” a la pared celular de una célula maligna. No es algo trivial. Se conoce que para algunos tipos de cáncer, las células malignas se pueden reconocer respecto de las otras, en otros tipos de cáncer no hay signos de que pueda ocurrir esto. No es algo que vaya a ser sencillo. A lo que se apunta es que la nanopartícula pueda reconocer la pared celular de una célula maligna. Eso sería lo ideal.
-En su laboratorio se especializan también en mirar estructuras con rayos X. ¿Para qué sirven esos estudios?
– Además de realizar proyectos de investigación, en nuestro laboratorio del “Grupo Materia condensada” del departamento de Física del Centro Atómico Constituyentes, evaluamos la calidad de los medicamentos de la industria farmacéutica. Utilizamos un equipo de difracción de rayos X. Una de las preocupaciones en este campo es controlar que la estructura cristalina del principio activo, como se llama a las moléculas en estado cristalino que generan el efecto buscado en el organismo, sea la adecuada. Nuestra tarea consiste en ver las ‘huellas digitales’ de las partículas de cada medicamento con la ayuda de los rayos X. A veces las propiedades del principio activo no son las adecuadas.
-¿Y eso por qué sucede?
-Una manera de explicar por qué ocurre eso es imaginar la construcción de una pared de ladrillos. Hay distintas formas de poner los bloques: acostados o parados, en pilas parejas o entrecruzados. La resistencia a un esfuerzo mecánico va a ser distinta dependiendo de la organización de esa estructura. Ahora pensemos que esos ladrillos son moléculas, que se organizan y forman un cristal con una cierta organización. La diferencia de estructura se nota en la solubilidad, en la capacidad de disolverse en el agua. A veces, cuando las uniones entre las moléculas son débiles, el hecho de fabricar un comprimido y la presión para hacerlo puede cambiar la forma del cristal, algo que se denomina “polimorfismo”. Esto genera que no tenga la misma solubilidad que el que se puso en la composición original comprometiendo su eficacia.
-¿Es un problema frecuente en la producción de medicamentos?
-En general, los laboratorios que desarrollan sus principios activos se ocupan de hacer un seguimiento adecuado. El comprador no lo consumiría si no se le asegura que la calidad es buena. De todos modos, la autoridad que regula los medicamentos en la Argentina está prestando mucha atención porque a medida que las moléculas son más complejas, existe mayor posibilidad de que aparezcan distintas formas cristalinas que originen problemas con respecto a su solubilidad. En la actualidad, brindamos la evaluación de calidad de medicamentos a 60 empresas.
-¿Qué se siente al trabajar en esta área que está desarrollándose tan rápido?
– Requiere mucho esfuerzo y entusiasma mucho porque uno se da cuenta de las utilidades que puede tener y cómo se está tratando de transferir la tecnología en tiempo récord. Ahora aparece todo acelerado. Así que hay que trabajar con ritmo.
-Un desafío también en este campo es el tema de la seguridad en el laboratorio…
-Sí, porque moléculas que son muy amigables en tamaño “grande” pueden no serlo cuando se trabaja en escala nanoscópica ya que pueden atravesar una membrana celular. No se conoce mucho aún, falta hacer investigación en este campo. De todos modos, en los laboratorios de la Argentina se trabaja con medidas de seguridad. Además, en el campo de las aplicaciones en la salud hay muchos pasos por cumplir. Hay métodos que están en experimentación y que se aplicarán recién cuando se tienen evidencias de que son absolutamente seguros.
