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09/12/2013

Ramón Martínez Mañez, director del Centro de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM)

«Abordamos la eliminación de células senescentes desde la nanociencia»

El catedrático del Departamento de Química de la Universitat Politècnica de València (UPV) Ramón Martínez Máñez, coautor de 16 patentes y más de 260 publicaciones internaciones, dirige un centro interuniversitario con cerca de cien miembros y con gran proyección internacional. La clave del éxito del centro es su carácter multidisciplinar puesto que cuenta con investigadores de los departamentos de Química, Ingeniería Electrónica en la UPV y de las Facultades de Química y de Farmacia en la Universitat de València (UV). Esto posibilita que sean referentes en el estudio de sensores electroquímicos, sondas cromo-fluorogénicas que indiquen, por ejemplo, la presencia de sustancias nocivas y la frescura de los alimentos, y en el diseño de nanopartículas que puedan permitir la liberación controlada de fármacos en el organismo, entre otras aplicaciones.



AUTOR: RUVID

¿Sus estudios han sentado las bases para una terapia contra el envejecimiento celular?
Todavía estamos en la fase de investigación básica pero hay resultados prometedores. En los seres vivos cuando una célula detecta que está dañada se vuelve senescente y detiene su actividad. El sistema inmune es el encargado de retirarla. Sin embargo, cuando envejecemos se empiezan a acumular estas células defectuosas en órganos y tejidos y está demostrado que esta acumulación está directamente relacionada con el envejecimiento y la aparición de enfermedades tales como por ejemplo el cáncer. Actualmente participamos en un proyecto cuyo objetivo es eliminar o reprogramar las células senescentes para diversas aplicaciones. La Universitat Politècnica presentó la patente de esta innovación y estamos muy ilusionados con el proyecto porque sería un abordaje distinto ya que no existen en la actualidad fármacos capaces de actuar selectivamente en células senescentes.


¿Cómo intentan conseguirlo?
A través de nanodispositivos de liberación controlada de sustancias. En 2012, con la prueba de concepto demostramos por primera vez que pueden ser liberadas sustancias seleccionadas en células senescentes y no en otras. Esta línea de trabajo se enmarca en el trabajo del CIBER en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), un Centro de Investigación Biomédica en Red financiado por el Instituto de Salud Carlos III. Contamos también con la financiación del Plan Nacional de I+D+i. La siguiente fase es evaluar su utilidad con agentes terapéuticos y validarlo en modelos animales para lo cual hemos iniciado una colaboración con el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO). Se ha probado el sistema con críosecciones de tejidos y con algún órgano aislado y comenzaremos con pruebas con animales en breve.


¿Cómo funcionan esos nanodispositivos?
Es como una cajita nanoscópica de sílice que abrimos y cerramos cuando queremos. Son partículas mesoporosas, es decir, poseen unos poros capaces de llevar carga y, como son sólidas, la superficie externa se puede funcionalizar con moléculas que actúen como puerta. Nosotros estamos especializados en diseñar sistemas totalmente cerrados y que no liberen la carga que llevan hasta que haya un estímulo que las abra, ya sea luz, una enzima, temperatura, un campo magnético, etc. La aplicación práctica más clara será en nanomedicina: cuando la nanopartícula se internalice en la célula envejecida cierta enzima degradará la capa externa y se liberará el medicamento. Al actuar directamente en la célula deseada, el tratamiento sería más efectivo. Otra aplicación estaría relacionada con la lucha contra el cáncer. Por ejemplo se sabe que los fármacos citotóxicos que se emplean en la actualidad matan a las células cancerígenas pero también a muchas otras. De modo que la idea es diseñar sistemas que puedan ser administrados y que vayan directo al tumor y que sólo libere el citotóxico en el tumor.


El proyecto se ha enfocado a la eliminación de células senescentes y al tratamiento del cáncer pero, ¿podría tener otras aplicaciones?
En otros campos se podría aplicar igualmente. Se podrían diseñar por ejemplo para administrar un antibiótico sólo cuando se alcanza la temperatura a la cual las baterías proliferan o la liberación de un pesticida para la agricultura. Este tipo de sistemas podrían incluso servir en el futuro para terapias cosméticas de uso tópico. Aunque no hemos trabajado en este ámbito, en principio nuestras nanopartículas podrían usarse para liberar sustancias de protección solar, antiarrugas o hacer frente a la alopecia, por cierto procesos relacionados con la acumulación de células senescentes.


Estamos bien posicionados en este campo porque, aunque ahora hay bastantes grupos a nivel internacional que trabajan también con nanopartículas, cuando empezamos hace diez años no había nada publicado. Los sistemas de liberación controlada salieron un poco de casualidad. Algunos miembros del equipo sabían producir sólidos mesoporosos y nos propusimos casi como un juego taparlos para que sólo entrara algo de la disolución exterior de manera selectiva. Ahora seguimos en esta línea pero desde la aproximación inversa.


Otro de sus ámbitos de estudio es el desarrollo de sensores químicos.
Coordino un proyecto del Ministerio de Economía y Competitividad donde se combinan ambas líneas de investigación. La iniciativa está relacionada con el desarrollo de sistemas que cambian de color o fluorescencia en presencia de cierta sustancia y que permiten detectar por ejemplo gases como el monóxido de carbono, o explosivos tales como el nitrato amónico. Esto se puede hacer usando sistemas moleculares que lleven asociado un cambio de color o fluorescencia cuando reaccionan con un analito determinado o bien gracias a la acción de puertas moleculares nanoscópicas que liberan el colorante de forma selectiva. El cambio de color está relacionado con la concentración. La metodología desarrollada es el primer paso para diseñar en el futuro sistemas sencillos de seguridad que ofrezcan una señal visual que alerte de la presencia de estos elementos peligrosos. No obstante, desde el IDM estamos interesados en detectar más sustancias usando esta aproximación que puedan suponer un problema para el medioambiente como por ejemplo metales pesados, cianuro, etc.


¿Qué diferencia estos sensores de las lenguas electrónicas que también desarrollan?
Están relacionados pero en vez de cambiar color o fluorescencia cuando detectan una sustancia en concreto, las lenguas electrónicas están diseñadas para caracterizar disoluciones. La lengua electrónica que nosotros usamos básicamente consiste en aplicar una diferencia de potencial sobre una sería de electrodos metálicos y registrar la intensidad en función del tiempo. Se incluyen en el campo de los llamados sensores poco selectivos que intentan de una manera global dar algún tipo de característica general de la muestra haciendo estudios con lógica difusa o redes neuronales, entre otros métodos. En esta línea trabajamos con el grupo del IDM del Departamento de Ingeniería Electrónica que lidera el profesor Eduardo García Breijo y el objetivo es desarrollar instrumentos de medida portátiles, fáciles de usar o incluso desechables. Los estudios avanzan satisfactoriamente pero todavía están en fase de investigación aunque estamos intentando llevar al mercado algunas aplicaciones.

 

Con los sensores que cambian de color solemos fijarnos en un algún tipo de analito interesante de detectar y trabajamos con esto hasta que lo conseguimos. Las lenguas electrónicas, sin embargo, sirven más para clasificar. Por ejemplo nosotros hemos encontrado que las lenguas electrónicas correlacionan bien con la calidad de un agua. En este ámbito, participamos en un proyecto INNPACTO de tres años de duración con Grupo FACSA en el que estudiamos la aplicación de estos sistemas para la monitorización de la calidad de las aguas de depuradora. Nos encontramos todavía en el primer año de proyecto pero por lo que sabemos es la primera vez que se intentan adaptar las lenguas electrónicas a este sector.


¿Qué ventajas aportaría el sistema si se demuestra que es eficaz?
Analizaría la calidad de las aguas residuales urbanas e industriales de una manera general e indicaría el grado de contaminación, tanto de las aguas de entrada a la depuradora, como las de salida. Los equipos disponibles en el mercado son caros y lentos. Por ejemplo en el caso de la determinación de un parámetro habitual como es la demanda bioquímica de oxígeno se necesitan varios días para conocer los resultados. Nuestro sistema, en cambio, podría dar una idea respecto a la calidad en cuestión de segundos con lo que mejoraría mucho el servicio y abarataría costes. Estamos comprobando si la lengua electrónica clasifica correctamente las aguas en relación a parámetros como su carga orgánica o la cantidad de fosfatos, por ejemplo.


Hemos diseñado un sistema de lengua electrónica para la detección y cuantificación de explosivos en disoluciones o suelos contaminados, concretamente de trinitrotolueno (TNT) aun en pequeñas concentraciones. Además de en explosivos, hemos adaptado la tecnología al seguimiento de la calidad de los alimentos como carne, al análisis del poder antioxidante de zumos y frutas y al seguimiento de la maduración de la uva. Otros posibles ámbitos incluyen la monitorización de la polución de aire o la detección de drogas.


¿Cómo se traslada la lengua electrónica a la frescura de los alimentos?
Estas aplicaciones se desarrollan en colaboración con el Departamento de Tecnología de los Alimentos en la UPV utilizando lenguas electrónicas o sustituyendo estas por sensores colorimétricos para intentar hacer etiquetas inteligentes que detecten el estado de la comida. En este caso se parte de una colección de colorantes y se estudia cómo cambian estos de color cuando un determinado alimento empaquetado evoluciona con el tiempo y se intenta hacer una correlación entre el cambio de color y las propiedades físico-químicas de degradación del alimento. La idea última es desarrollar etiquetas inteligentes para llevar un mayor control del estado de los alimentos. En este sentido, conseguimos el año pasado resultados positivos con carne de pollo en el marco de un proyecto INNPACTO del Ministerio de Economía y Competitividad en colaboración con una empresa de Barcelona de tintes y un centro tecnológico, pero sería necesario más trabajo para lanzar un producto terminado al mercado.


¿Coincide en que una de las claves del éxito del IDM es su carácter multidisciplinar?
Es una clara ventaja, junto al hecho de que es interuniversitario. Mi grupo mismo está compuesto por químicos de distintas especialidades pero hay muchas colaboraciones internas con los grupos de electrónica y de la UV y estamos involucrados en el VLC Campus de Excelencia. Otra clave es que la actividad del centro está orientada a temas aplicados pero sin descuidar la base. Toda la investigación que desarrollan los grupos incluye una parte de ciencia fundamental y otra aplicada. En este contexto estamos interesados en generar patentes y firmar convenios con empresas.


A nivel personal, he trabajado en diferentes temas pero a la hora de decidir qué hacer, de abrir nuevas líneas de investigación, me atrae particularmente optar por aquello que no esté hecho. Me refiero a proyectos innovadores de verdad, no hacer un desarrollo similar a algo ya diseñado. Creo que uno debe intentar hacer cosas nuevas, como reto, puede que no se consiga el objetivo pero por el camino también se hacen descubrimientos interesantes.


¿Cuáles son los retos que se propone como director del IDM?
Por una parte, nos encantaría contar con una sede propia porque actualmente estamos diseminados incluso dentro de la misma UPV, y por otra pasar de Centro a Instituto Universitario, están evaluando la propuesta así que esperemos que esto se cumpla en breve. En cuanto al trabajo del día a día, aspiramos a hacer investigación de mayor calidad y estar bien posicionados en doctorados y en masters. Intentamos ofrecer la mejor formación posible a los jóvenes investigadores para que salgan con un buen currículum. Lamentablemente, existen escasas salidas para ellos en España, en el sector público no hay plazas nuevas y las empresas son reacias a contratar. Los autores de las tres últimas tesis que se han leído en nuestro grupo están contratados en el extranjero. En general los nuevos doctores españoles son valorados en el extranjero porque están bien formados pero aquí es diferente, no existe todavía esa cultura que aprecia el título de doctor.


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