Categoría: Ciencia y Tecnología

Científicos del Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica (BNI) de nuestro plantel lograron establecer en modelos preclínicos que la trehalosa, un preservante natural, puede prolongar y mejorar la calidad de vida en las personas con esclerosis lateral amiotrófica, patología que se diagnostica a 400 chilenos al año.

La Food and Drug Administration (FDA), agencia regulatoria de Estados Unidos, dio luz verde al inicio de un ensayo clínico para validar la efectividad de un nuevo desarrollo farmacológico que podría prolongar la expectativa de vida en pacientes que sufren de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA). Se trata de pruebas en fase 3 con un grupo de 160 personas por 24 semanas.

La compañía desarrolladora presentó como evidencia científica para la aprobación del medicamento un estudio de ciencia básica realizado por investigadores del Instituto de Neurociencia Biomédica de la U. de Chile (BNI, por sus siglas en inglés), que fue publicado en 2013. Los resultados fueron ratificados por otro cinco estudios independientes.

El compuesto en análisis está basado en la trehalosa, un tipo de azúcar producido naturalmente por plantas e insectos, y cuyo uso está ampliamente extendido en diversas industrias, desde preservantes hasta helados, por lo cual la FDA permitió a la empresa Seelos Therapeutics pasar directamente a la fase 2b/3 de las pruebas.

“Lo que ha hecho esta empresa es desarrollar una formulación, es decir, una forma de entregarlo. Si tomáramos trehalosa en la casa o la compráramos en Amazon, tendríamos que tomar litros y litros. Ellos lograron concentrarlo en cápsulas en un sistema que funcione”, señala el Dr. Claudio Hetz,director del Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica.

El reporte estableció que la trehalosa tiene la capacidad de aumentar la esperanza y mejorar la calidad de vida en ratones, además de aliviar los síntomas motores y musculares asociados. Esto debido a que este compuesto hallado en la naturaleza tiene el potencial de atravesar la barrera macro encefálica y propiciar un proceso de limpieza a nivel celular.

“Desde la ciencia chilena estamos haciendo investigación de vanguardia y entregando información clave para el desarrollo de nuevos tratamientos para este tipo de enfermedades”, afirmó el Dr. Vicente Valenzuela, investigador del BNI que fue parte de los estudios que se llevan a cabo desde hace una década en la Universidad de Chile frente a esta patología neurodegenerativa.

La “vía rápida” de la FDA a este compuesto permitirá el comienzo de un ensayo que enrolará a un total 160 pacientes en Estados Unidos, en un proceso que se extenderá por 24 semanas. La fase 2b/3 de ensayos clínicos supone la validación de la efectividad y seguridad de un desarrollo, utilizando un grupo de estudio de menor tamaño, típicamente asociado con una etapa 2 de las pruebas en humanos.

Pese a los avances en la comprensión de la enfermedad en los últimos años, las soluciones terapéuticas para revertir, frenar o retardar su aparición siguen siendo poco efectivas. Claudio Hetz sugiere que la compañía ha logrado desarrollar la tecnología para transformar la trehalosa en una solución terapéutica viable. “Hoy, los fármacos existentes son sólo paliativos por algunos meses. Hasta ahora, pacientes de distintos países de hecho compartían información sobre la trehalosa. Para nosotros es algo súper bonito, porque tuvimos el concepto de hacer el estudio preclínico que alimenta estos desarrollos”.

La esperanza tras estos estudios

La investigación sobre el impacto de la trehalosa en ELA, liderado por el laboratorio del Dr. Claudio Hetz, fue financiado con recursos Fondecyt postdoctoral en la investigación de la Dra. Karen Castillo, actual investigadora del CINV de Valparaíso, quien llevó acabo estos estudios como parte de su investigación postdoctoral en el BNI. También recibieron apoyo de organismos internacionales, entre ellos, la Asociación de Distrofia Muscular (MDA) de Estados Unidos.

Los resultados obtenidos por los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile fueron los primeros en verificar los beneficios de este compuesto para este tipo de condiciones neurodegenerativas, y que previamente se habían analizado para patologías como la diabetes.

“Lo que vimos fue que la enfermedad se retrasó en animales y a nivel molecular la acumulación de proteínas tóxicas disminuía fuertemente”, explicó el Dr. Hetz. En el estudio, los animales, modificados genéticamente para expresar síntomas de la enfermedad, recibieron el compuesto a través del agua e inyecciones.

La esclerosis lateral amiotrófica es una de las enfermedades neurodegenerativas más devastadoras. La esperanza de vida de los pacientes –quienes pierden toda capacidad de movimiento pero no sus funciones cognitivas– va de uno a cinco años. Se calcula que a nivel mundial, su incidencia anual es de dos casos cada cien mil habitantes. Afecta principalmente a hombres, entre los 40 y 70 años, y su tasa de mortalidad es similar a la que provoca el cáncer a la piel o melanoma. El 90 por ciento de los casos es de origen espontáneo, mientras que el 10 por ciento tiene una causa de tipo genética o hereditaria. Se estima que en Chile cerca de 400 personas son diagnosticadas con ELA anualmente.

Antonia Orellana – Nicolás Meirovich/ Fotos: Felipe PoGa.

La investigación analizó las características bioenergéticas del langostino de los canales, róbalo patagónico y la estrella bentónica en el marco de un estudio desarrollado por investigadores de la Facultad de Ciencias UCSC. 

“Características bioenergéticas de tres especies marinas claves en una red trófica de un fiordo prístino de la Patagonia” es el nombre de la investigación desarrollada en la Facultad de Ciencias de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC) por la científica Paula Ruiz, estudio que además estuvo asociado al Magíster en Ecología Marina de la misma casa de estudio y el Centro de Investigación en Biodiversidad y Ambientes Sustentables (CIBAS). La investigación fue guiada por los académicos Dr. Sergio Contreras y Dr. Ángel Urzúa.

El estudio se realizó en el fiordo Yendegaia, cercano a Tierra del Fuego y en particular, se analizaron los rasgos bioenergéticos, considerando lípidos, proteínas, glucosa y contenido energético de tres especies: la estrella de mar bentónica (Ctenodiscus australis), langostino de los canales (Munida gregaria) y el róbalo patagónico (Eleginops maclovinus).

“El propósito de este estudio fue analizar diferentes especies con diferentes hábitos alimenticios. El róbalo patagónico tenía hábitos alimenticios pelágicos, esto quiere decir se asocia tanto al fondo como a la columna de agua. El langostino de los canales era de hábitos bentopelágicos, más cercano al fondo y la estrella de mar con hábitos alimenticios bentónicos. A partir de los análisis de proteínas, glucosa y lípidos, nos dimos cuenta que estos organismos almacenan una gran cantidad de lípidos”, enfatiza Paula Ruiz. Esta situación es debido a que son lugares que se encuentran en altas latitudes y de este modo, las características oceanográficas son más frías y la cantidad de materia orgánica disponible está en menor cantidad. De este modo los organismos evaluados almacenan gran cantidad de lípidos, lo que les permitía realizar sus funciones fisiológicas como la reproducción.

Existen diferencias en cuanto a la concentración de las proteínas en las tres especies. La mayor cantidad de proteínas se encontraban en el langostino de los canales. “La mayor cantidad de lípidos, alrededor del 50% de su cuerpo, también se encontraba en el langostino de los canales. Esto, debido a que es probable que cuando realizamos el muestreo de los organismos, en febrero de 2017, los langostinos estaban próximos a la reproducción. Cuando ellos se reproducen, pierden la mitad de su contenido de lípidos en ese proceso fisiológico”, señala Paula Ruíz.

Los dos organismos que presentan similitudes entre ellos son el róbalo patagónico y el langostino de los canales. En el caso de la estrella de mar, no existe una relación certera con las otras dos especies. “Esto se debe a que el róbalo patagónico y el langostino de los canales tienen relaciones interespecíficas, es decir, el langostino podría ser una presa del róbalo o podrían compartir relaciones fisiológicas entre ellos. Esto ya que comparten el nicho, es decir, como el róbalo es pelágico y el langostino es bentopelágico, entonces los nichos se pueden sobreponer”, señaló la científica.

Otro aspecto importante que reveló el estudio, es que el porcentaje de glucosa en estos organismos es bajo, aproximadamente del 0.6 % del peso seco de cada organismo. “En algunos casos la glucosa es un buen indicador de estrés de los animales y como estos organismos se encuentran en un lugar prístino, no tienen un estrés antropogénico o relacionado con el comportamiento humano o contaminación”, afirma Paula Ruiz.

Además, al ser lugares de latitudes altas o subpolares, estos animales consumen su propia glucosa rápidamente ya que es la macromolécula que se metaboliza fácilmente y por ello hay menos concentración en estos organismos.

Foto principal: AQUIAYSEN

• Diminutas esferas huecas de paladio podrían tener una aplicación en la energía del futuro gracias a su mayor vida útil y capacidad de absorción del combustible.
• La necesidad de materiales avanzados para nuevas tecnologías obliga a sintetizar elementos no convencionales a una escala equivalente a la millonésima parte de un milímetro, explica el Dr. Felipe Valencia.
• El estudio fue premiado por la Academia Chilena de Ciencias como la mejor tesis doctoral realizada en Chile entre 2016 y 2019 en el ámbito de las Ciencias Exactas. 

Un estudio realizado en Chile descubrió el potencial de unas nanopartículas de paladio para absorber hidrógeno verde. La investigación estableció que estas diminutas esferas de forma hueca –un millón de veces más pequeña que un huevo– tienen una capacidad de almacenamiento superior a otros materiales conocidos y una potencial mayor vida útil gracias a propiedades de autorecuperación. Estas, al romperse para liberar el hidrógeno y generar combustión, regresar a su estado original.

El reporte –realizado en modelos computacionales– fue parte de la tesis doctoral del Dr. Felipe Valencia en la Universidad de Chile, y obtuvo el reconocimiento de la Academia Chilena de Ciencias como la mejor en el ámbito de las Ciencias Exactas durante el período 2016-2019 para un trabajo efectuado en nuestro país. Recientemente, los hallazgos en ciencia básica de este estudio han sido parte de cuatro publicaciones científicas. 

El hidrógeno verde, considerado como el potencial reemplazante de los combustibles fósiles en el futuro, es un tipo de gas que se obtiene tras un proceso químico de electrólisis. Este método permite separar el hidrógeno del oxígeno que hay en el agua, por lo que, si esa electricidad se obtiene de fuentes renovables, será posible generar energía sin emitir dióxido de carbono a la atmósfera, evitando impactos al medio ambiente. 

“La nanotecnología tendrá un rol importante en el desarrollo de las nuevas energías. Pero nosotros fuimos un poco más allá, porque estudiamos un tipo de nanopartículas que se denominan como esferas huecas, un material más avanzado que las nanopartículas convencionales. Estas últimas se empezaron a sintetizar recién el año 2010 aproximadamente”, señala el investigador.

Para la Dra. Cecilia Hidalgo, presidenta de la Academia Chilena de Ciencias, la contribución de investigaciones de este tipo al desarrollo energético sustentable del país será fundamental para los retos de las próximas décadas. “Si el país busca asumir posiciones de liderazgo en esta materia, es clave que seamos capaces de generar conocimiento científico que potencie este proceso”, señaló la Premio Nacional de Ciencias y académica de la Universidad de Chile. 

Esferas huecas

El Dr. Valencia explica que el estudio se da en el contexto de un incremento exponencial en la demanda tecnológica por materiales cada vez más especializados en diversos campos, entre ellos la computación, la aviación y la energía. Allí, detalla, la nanotecnología puede contribuir a dinamizar el diseño de elementos con propiedades más sofisticadas y avanzadas en comparación a la escala macroscópica.

El investigador afirma que “necesitamos dispositivos más potentes, más pequeños, más rápidos y que nos den mayor utilidad. Hay una gran presión para responder a esa demanda y en un punto los materiales convencionales tienen límites en el rendimiento o en capacidad para una determinada aplicación”.

La nanotecnología trata de llevar este proceso a una escala nano, equivalente a la millonésima parte de un milímetro, donde los materiales presentan propiedades distintas a los elementos macroscópicos o convencionales de la tabla periódica. Dentro de esta escala se ubican las nanopartículas o esferas huecas de paladio, incluso más diminutas que las nanopartículas convencionales .

“Nos dimos cuenta que aparte de ser más ligeras y un poco más livianas que las convencionales, presentaban una cavidad en su interior que las hacía especialmente interesantes para procesos de almacenamiento de energía y por lo mismo muy atractivas para el uso de baterías o celdas de combustible”. 

“Además, detectamos que tenían propiedades mecánicas favorables para la absorción de hidrógeno verde, que podíamos controlar, y una capacidad de autoreparación que las podría convertir en materiales inteligentes”, añade el actual académico de la Universidad Mayor y también investigador del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología (Cedenna, de la Universidad de Santiago).

Las esferas huecas de paladio –un metal escaso en la naturaleza– se crean en un laboratorio. Este proceso químico consiste en utilizar elementos que permitan extraer el material desde el interior de la nanopartícula (como ácidos), manteniendo su superficie como una suerte de cáscara. Gracias a sus propiedades “afines” para materiales como el hidrógeno verde o el litio, pueden actuar como celdas de combustible. 

“Para tener combustible de hidrógeno verde lo que necesitas es almacenar el hidrógeno. Las moléculas de hidrógeno pasan en el aire, se acercan al paladio y son tragadas por el metal. Entonces estas cascarillas o esferas no solo lo absorben, sino que pueden permear hacia adentro, en la cavidad. Se produce un doble almacenamiento: en forma gaseosa dentro del núcleo y sólida en la cáscara. Es como llenar una pelota de fútbol”.

El Dr. Valencia destaca que en simulaciones computacionales lograron determinar que las nanoesferas de paladio tienen una capacidad de absorción superior a cualquier otro material reportado. Luego de esta primera investigación, otro grupo internacional comprobó experimentalmente el potencial de este elemento, cuyas características, señala el científico chileno, pueden ser consideradas como inteligentes.

Esto, pues el material capturado genera una enorme presión al interior, y la estructura termina por romperse. Cuando la cápsula se destruye, el hidrógeno sale disparado: ese es el efecto que se busca para usarlo como combustible. Sin embargo, la esfera puede seguir siendo útil, ya que una vez rota, la superficie se vuelve a unir. “Es una especie de dispositivo inteligente a escala nano, porque tiene la capacidad que el material se recupere y no se pierda”.

I+D y el futuro de la energía 

Según la IEA, la agencia internacional de la energía, Chile es el país que podrá generar el hidrógeno verde más barato del mundo. Recientemente, el Gobierno anunció una estrategia nacional para desarrollar en el país la industria del hidrógeno verde y situar a nuestro país entre los principales productores del mundo de este combustible renovable al 2040.

Felipe Valencia comenta que esto supone grandes desafíos para que el sector público y el privado avancen de manera colaborativa, incrementando la inversión en I+D en Chile, que es una de las más bajas de los países en vías de desarrollo. “Uno esperaría que existiera interés para generar soluciones innovadores”.

“Como investigadores, dedicamos nuestro tiempo porque nos apasiona crear soluciones innovadoras a estos problemas. Sería interesante que empresas privadas e instituciones públicas puedan hacer más que solo extraer recursos naturales. Necesitamos como país que la ciencia se conecte con la empresa, es un camino difícil, pero que se puede hacer”.

Para ello, el Dr. Valencia trabaja actualmente en nuevas perspectivas que permitan transferir los hallazgos alcanzados en los últimos años. Uno de ellos es el uso de carbono, un material de gran abundancia en la naturaleza, y que es diez veces más ligero que el paladio. Su utilización para potenciales celdas de almacenamiento de combustible no solo sería más viable, sino también más eficaz. 

“Pensemos en una pelota de paladio y una de carbono. Una es diez veces más ligera que la otra, pero ambas pueden almacenar la misma cantidad de hidrógeno verde. ¿Cuál elegimos? La más liviana, porque no solo facilita extraer la energía, sino también transportarla, lo que es crucial para este tipo de aplicaciones en aviación o transporte”. 

“Si tenemos una batería que pesa cien kilos y una solo diez, con las mismas capacidades, la de diez kilos es mucho más eficiente. Hacia allá nos tratamos de mover con nuevos materiales inteligentes”. 

Del mismo modo, en su investigación, el académico de la Universidad Mayor exploró las oportunidades de las esferas huecas en la energía nuclear, donde son capaces de capturar el helio resultante de la fusión nuclear en reactores, otro tipo de energía limpia en desarrollo. Una fusión nuclear es uno de los fenómenos más violentos de la naturaleza, y requiere que las paredes de estas estructuras puedan contener los materiales resultantes de una reacción.

Allí, en la misma lógica, las nanoesferas (en este caso de otro material, el tungsteno) pueden frenar al helio, absorbiéndolo en su cavidad, para luego expulsarlo a una velocidad mucho menor. El efecto, plantea el Dr. Valencia, es atenuar la violencia de esta liberación de energía y asegurar, potencialmente, que los circuitos y la estructura interior de los reactores, resulte dañada. 

“Esperamos que la nanotecnología pueda jugar un rol importante en el crecimiento de las energías limpias. Hay mucho desarrollo a nivel experimental y ojalá que Chile pueda tomar el liderazgo en ese sentido. Que se puedan buscar soluciones innovadoras e inteligentes dentro del país porque aquí se hace ciencia de calidad en ese ámbito. No solamente ser un país productor, sino que también seamos capaces de generar desarrollo”.

(Por: Luis Francisco Sandoval. Agencia Inés Llambías Comunicaciones)
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Alianza Science Up permitirá avanzar en el proceso de vincular la investigación científica y tecnológica con la industria y la sociedad.

La Universidad Católica del Norte (UCN) es parte del consorcio Science Up, el cual se adjudicó la segunda etapa del Programa Ciencia e Innovación 2030 que impulsa Corfo a nivel nacional, y que permitirá avanzar fuertemente en el proceso de vincular la investigación científica y tecnológica con la industria y la sociedad.

El consorcio Science Up, que es integrado por la UCN, la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso (PUCV) y la Universidad de Santiago de Chile (USACH), todas con una fuerte vocación social y regional, tiene como objetivo formar estudiantes altamente competentes en la formación disciplinar de las ciencias con capacidades para desarrollar investigación aplicada, transferencia y desarrollo tecnológico, innovación de vanguardia y emprendimientos de base científica tecnológica.

En ese contexto, la adjudicación de esta segunda etapa permitirá la implementación de un plan estratégico durante un periodo desde 2021 hasta 2026, que incorpora ejes como actualización curricular de pregrado y postgrado, vinculación con el entorno socio-económico a través de I+D (Investigación y Desarrollo) y liderazgo y participación femenina.

GOBERNANZA 

El consorcio tendrá una gobernanza que integre la alianza de las universidades del Science Up y representantes del sector privado, quienes‌ ‌establecerán‌ ‌las‌ ‌directrices‌ ‌para‌ ‌el‌ ‌desarrollo‌ ‌del‌ ‌proyecto,‌ ‌en‌ ‌conformidad con‌ ‌las‌ ‌políticas‌ ‌de‌ ‌cada‌ ‌universidad‌ ‌y‌ ‌en‌ ‌estrecho‌ ‌vínculo‌ ‌con‌ ‌el sector‌‌empresarial.

Además, el consorcio contará con dos consejos consultivos. Uno internacional, compuesto por destacadas profesionales del ámbito de la innovación, emprendimiento y transferencia tecnológica, de las Universidades de Pittsburgh y Carnegie Mellon, en Estados Unidos, y de la Universidad de Bristol, en Reino Unido, quienes aportarán no solo desde la perspectiva de sus competencias, sino también desde la experiencia en la construcción y diseño de estrategias que permitan, en todo momento, fomentar la participación y liderazgo femenino al interior de las Facultades de Ciencias. También habrá un consejo consultivo nacional, compuesto por representantes del sector público, social y profesionales egresados de las Facultades de Ciencias, quienes orientarán las acciones y actividades necesarias para lograr las transformaciones contempladas para los ejes definidos para el consorcio Science Up.

CONEXIÓN CON LA INDUSTRIA Y LA SOCIEDAD

En esta segunda etapa, el consorcio Science Up busca que sus Facultades de Ciencias estén más conectadas con la industria y la sociedad, considerando especialmente a las comunidades de cada territorio en el que están presentes las tres casas de estudios (regiones de Antofagasta, de Coquimbo, de Valparaíso y Metropolitana).

La vicerrectora de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la UCN, Dra. María Cecilia Hernández, valoró esta adjudicación como un reconocimiento a las universidades que integran la alianza y a la seriedad de su proyecto.

Destacó este logro como un gran avance para la UCN, ya que, una vez terminada la primera y exitosa etapa de diagnóstico, se pudo avanzar hacia una segunda fase que permite consolidar el camino recorrido, según explicó. “Nos permitirá desarrollar la formación en ciencias que realiza la universidad hacia propuestas aplicadas”, resaltó.

La vicerrectora añadió que el proyecto permite que los profesionales formados en ciencias en la universidad puedan “abrirse hacia las aplicaciones y generar capacidades para desarrollar emprendimientos”.

TRABAJO COLABORATIVO

El trabajo colaborativo de carácter interdisciplinar en la UCN, que será acompañado por la Dirección de Innovación y Transferencia Tecnológica, es conformado por la Facultad de Ciencias; la Facultad de Ciencias del Mar; y la Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas, a través del Departamento de Ciencias Geológicas.

Sobre las proyecciones y desafíos de la UCN en esta nueva etapa, la directora de Innovación y Transferencia Tecnológica de la UCN, Jadranka Rendic, explicó que es una muy buena noticia, puesto que permitirá, a través del consorcio Science Up, refrescar la formación de los científicos de esta casa de estudios.

“Esto significa ampliar el enfoque de nuestros científicos y científicas hacia la innovación, trasferencia tecnológica y emprendimiento de base tecnológica, elementos que, sin duda, aportan a que nuestras Facultades de Ciencias transiten a un desarrollo más conectadas con la sociedad y el sector productivo”, enfatizó.

Por su parte, el decano de la Facultad de Ciencias de la UCN, Dr. Miguel Murphy, destacó que el consorcio Science Up es de largo plazo y consta de tres etapas: la primera etapa fue de un año y buscaba hacer evaluaciones comparativas con otras universidades de Estados Unidos y Europa, es decir, ver las buenas prácticas implementadas y que han tenido éxito como las que no, y así no cometer los mismos errores. La segunda etapa tiene como objetivo implementar en las universidades del consorcio la generación de nuevas alternativas curriculares para ampliar el rango de empleabilidad a los egresados (fase que se ha adjudicado ahora y que tiene una duración de 6 años, dividida en 2 sub-etapas de 3 años cada una); y la tercera etapa es una de seguimiento y control de lo levantado en la segunda.

“¿Cuál es el propósito final o qué se espera de esto?: que el estudiante que ingrese a carreras de Ciencias pueda construir su currículo y orientar su enseñanza en ciencias a nuevas alternativas de empleabilidad, ya sea en la industria o través de emprendimientos de base científica tecnológica, o bien seguir en la manera tradicional de desarrollo científico y así contribuir de mejor manera a la sociedad y el entorno donde viva”, subrayó el Dr. Murphy.