Categoría: Investigación

Bacterias intrahospitalarias, nubes en las galaxias, polímeros de alqueno, arte rupestre y especies invasoras en los ecosistemas son parte de los temas que abordan las más de 200 publicaciones elaboradas por la comunidad académica de la Casa de Bello en revistas de excelencia durante 2023. Estos artículos fueron reconocidos por Research Leaders de Nature 2024, posicionando a la Universidad de Chile como la mejor institución de educación superior del país y tercera de Sudamérica en materia de investigación científica. 

El 1 de julio de 2024 se dieron a conocer los resultados del Ranking Research Leaders de Nature 2024. Esta medición contempló un análisis de las publicaciones realizadas por las principales instituciones de cada país entre el 1 de enero y el 31 de diciembre de 2023 en 145 revistas de alto impacto.

La prestigiosa medición internacional de investigación científica contempló dos indicadores de evaluación para identificar la participación de investigadores e investigadoras en artículos en las áreas de Ciencias Biológicas; Ciencias Químicas; Ciencias Físicas; Ciencias de la Tierra y el Medioambiente; y Ciencias de la Salud.

Liderando por noveno año consecutivo la clasificación nacional, la Universidad de Chile destacó por contar con más de 200 artículos, presentando un alza del 0,5% en su rendimiento en comparación con los resultados del Ranking 2023.

Fiel a su rol como institución pública, mediante la generación de conocimientos de excelencia y colaborativos con entidades de todo el mundo, la comunidad académica de la Casa de Bello además resaltó como el tercer mejor plantel de Sudamérica, mejorando su posición a nivel regional.

Dentro de los abordados en las publicaciones contempladas por la medición se encuentran el estudio genómico de las bacterias que pueden ocasionar infecciones intrahospitalarias, el análisis del arte rupestre en la Patagonia, la indagación de las características de las nubes en las galaxias y la identificación de las posibles amenazas de las especies invasoras en los ecosistemas biodiversos, entre otros.

Salud pública: Estudio sobre cepas hipervirulentas del patógeno bacteriano Klebsiella pneumoniae

Dando cuenta de las características genéticas y moleculares que le han permitido a estas cepas hipervirulentas generar una alta mortalidad en el mundo, los académicos/as de la Facultad de Ciencias UCH, Rosalba Lagos y Andrés Marcoleta, en colaboración con otros/as siete autores de la Universidad Nacional de Singapur y dos estudiantes de doctorado de la Casa de Bello. El artículo se titula “Cepas hipervirulentas de Klebsiella pneumoniae emplean toxinas codificadas en islas genómicas contra competidores bacterianos en el intestino” (“Hypervirulent Klebsiella pneumoniae employs genomic island encoded toxins against bacterial competitors in the gut”).

La publicación en la revista ISME Journal, estudió la bacteria Klebsiella pneumoniae, uno de los principales patógenos aislados en infecciones hospitalarias que causa infecciones en el tracto urinario, neumonías, sepsis e infecciones de tejidos blandos, entre otros.

Al respecto, el académico Andrés Marcoleta precisó que “la Klebsiella es un patógeno declarado como amenaza crítica contra la salud pública a nivel global, porque hay cepas que son resistentes a prácticamente todos los antibióticos y que además causan infecciones muy severas en individuos sanos. Lamentablemente Chile no es la excepción, donde ya hemos estudiado algunos casos en conjunto con el Instituto de Salud Pública”.

Buscando ser un aporte para la salud pública mundial, la indagación revisó “más de 12 mil cepas y se llegó a la conclusión de que más del 80% de ellas tenían las islas genómicas que codifican para la microcina E492 y la colibactina, que son dos toxinas que actúan en sinergia, promoviendo la infección. En nuestro laboratorio hemos trabajado por muchos años en la caracterización estructural, genética y funcional de la microcina E492, y por fin sabemos cuál es su participación en la patogénesis de esta bacteria”, explicó la académica Rosalba Lagos.

Astronomía: ¿Hay capacidad en la galaxia para formar nuevas estrellas?

Buscando identificar las posibilidades de formación estelar en la galaxia, un grupo de 37 especialistas de Chile, Japón y China, llevaron a cabo una investigación centrada en las nubes moleculares fuera del plano de la Vía Láctea. Estas regiones del espacio, compuestas por diversos elementos y moléculas, se caracterizan por ser lugares de nacimiento de nuevas estrellas.

La indagación fue plasmada en la revista The Astrophysical Journal Letters a través del artículo “Sobre la baja frecuencia de núcleos moleculares densos en altas latitudes galácticas” (On the Scarcity of Dense Cores n> 10^5 cm^(-3) in High-latitude Planck Galactic Cold Clumps)”, y contó con la participación de los académicos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas UCH, Diego Mardones y Guido Garay, quien además es Premio Nacional de Ciencias Exactas en 2017. Ambos del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile y del Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA).  

La investigación identificó una escasez de regiones muy densas en las regiones estudiadas, sugiriendo una baja probabilidad de formar estrellas en zonas fuera del plano galáctico. “Solo encontramos una región en todo el cielo, que creemos que va a formar estrellas eventualmente”, explicó el profesor Mardones complementando que “las demás nubes eran de baja densidad, entonces es bien probable que nunca formen estrellas”.

Además de estos hallazgos relacionados con la formación estelar, el estudio se destaca por mejorar las técnicas de observación y de análisis de los núcleos densos, permitiendo un avance en la construcción de modelos más precisos sobre la evolución del gas molecular en la Vía Láctea.

Industria farmacéutica: Un compuesto químico para crear nuevos productos

Con el fin de contribuir en la industria farmacéutica, un equipo de siete investigadores/as de Chile y Argentina llevaron a cabo la publicación “Polímeros de coordinación 1D basados en fenilalanina, cobalto (II) y cadmio (II), estudio de las propiedades estructurales y su aplicación catalítica en reacciones aeróbicas de oxidación de cicloalqueno, libres de solventes” (Phenylalanine-Based Co2+ and Cd2+ 1D Coordination Polymers: Structural Properties and Catalytic Application for Solvent-Free Aerobic Oxidation of Cycloalkene). La indagación contó con la participación de los académicos de la Facultad de Ciencias Químicas y Farmacéuticas de la Casa de Bello, Patricio Cancino y Evgenia Spodine.

El artículo publicado en la revista Inorganic Chemistry, presenta el desarrollo de un nuevo tipo de catalizador basado en polímeros de coordinación que, permite transformar alquenos, los cuales destacan por su abundancia y bajo costo, en cetonas, compuestos de mayor valor agregado con alto interés industrial que se utilizan principalmente en generación de productos farmacéuticos y disolventes.

Según el profesor Cancino, para lograr este avance se debió trabajar con diversos elementos químicos, tales como cadmio y cobalto, junto con compuestos biocompatibles como aminoácidos, para sintetizar nuevos catalizadores, que permitieran activar la transformación de alquenos a cetonas. “Este catalizador permite incorporar un átomo oxígeno a la molécula original (alqueno) para obtener una cetona, que es compuesto con mayor valor agregado”, comentó el investigador destacando que “este proceso antes se hacía con solventes tóxicos, nosotros los eliminamos, tratando que sea un proceso más amigable con el medio ambiente”.

Arte rupestre y cambio climático

Comprender la capacidad de resiliencia y adaptación al cambio climático de las sociedades antiguas, fue el objetivo de la indagación elaborada por un equipo multidisciplinario compuesto por siete investigadores/as de instituciones chilenas, argentinas y estadounidenses, entre los que se encuentra el investigador de la Facultad de Ciencias UCH, José Cárcamo.

El estudio “El arte rupestre datado directamente más antiguo de la Patagonia revela resiliencia socioecológica al clima del Holoceno medio” (Earliest directly dated rock art from Patagonia reveals socioecological resilience to mid-Holocene climate), publicado en la revista Science Advances, se centró en el análisis de las pinturas rupestres de la Patagonia argentina creadas hace aproximadamente 8.000 años.

A través de análisis fisicoquímicos, incluyendo dataciones mediante carbono a 14 de muestras de arte rupestre, el estudio realizó una línea temporal de los sitios arqueológicos en correlación con las condiciones ambientales del periodo, identificando, entre otros hallazgos que, “la ocupación humana nunca fue permanente. En algunos momentos las poblaciones crecieron y en otros se observa una disminución”, explicó el Dr. Cárcamo, añadiendo que estas fluctuaciones “pueden estar relacionadas con la resiliencia de las comunidades producto de los cambios climáticos que se han sucedido en estos miles de años”.

Especies invasoras: El estudio en la biodiversidad

Identificar el impacto de la invasión de especies en ecosistemas naturales para comprender las oportunidades que una mayor diversidad nativa puede ofrecer, fueron parte de los objetivos de una investigación desarrollada por un grupo 160 especialistas de Sudamérica, Asia, África, Europa y Estados Unidos, entre los que destaca el académico de la Facultad de Ciencias Forestales y de Conservación de la Naturaleza, Christian Salas Eljatib.

El estudio fue publicado en la revista Nature bajo el nombre “La diversidad nativa protege contra la gravedad de las invasiones de árboles no nativos” (Native diversity buffers against severity of non-native tree invasions), alojado en la revista Nature.

El estudio proporciona evidencia empírica para la generación de políticas y prácticas internacionales que promuevan la diversidad nativa, ya que dentro de sus hallazgos plantea que “aquellos ecosistemas más diversos, los que tienen un mayor número de especies, son los que logran contener a las de naturaleza exóticas o no nativas”, indicó el profesor Salas Eljatib.

Esto se debe a que la diversidad nativa genera mecanismos de competencia por recursos y una mayor resiliencia, demostrando “la ventaja que tiene el aumentar la biodiversidad a los ecosistemas”, complementó el investigador.

Comunicaciones VID

La académica aborda temáticas vinculadas a la bioquímica nutricional, desde diferentes ámbitos, tanto a nivel del organismo humano como a nivel celular.

La Dra. Lorena Mardones, académica de la Facultad de Medicina de la Universidad Católica de la Santísima Concepción (UCSC) e investigadora del Centro de Investigación en Biodiversidad y Ambientes Sustentables (CIBAS), abarca su línea de investigación desde el punto de vista molecular y celular de los diferentes nutrientes.

De este modo, su investigación se vincula a carbohidratos, lípidos y antioxidantes, estudiando cómo se transportan, cómo se regulan y cómo su exceso o carencia afecta la salud del ser humano. “Trabajamos desde lo micro a lo macro, buscamos caracterizar compuestos por sus propiedades antioxidantes y antidiabéticas, estudiando el efecto de dietas hipercalóricas”, comentó.

Dentro de su colaboración con CIBAS, está interesada en profundizar sobre las propiedades del cochayuyo y analizar los efectos de la polución en las aguas. En una primera instancia, comenzó una investigación respecto a las capacidades antioxidantes del cochayuyo. Su idea es avanzar en ambas áreas. “Junto con la profesora Carolina Aguirre, hemos analizado los efectos protectores de extractos de cochayuyo sobre el daño que produce el tabaco en enzimas antioxidantes. La idea es explorar otros efectos de estos extractos, como cicatrizante o antiobesogénico. Existe mucho potencial en nuestros recursos naturales que hay que explorar”, complementó la académica.

Otra de sus líneas de investigación está relacionada con el uso de bioensayos para el análisis de toxicidad. “A través de un proyecto FIC del Gobierno Regional, queremos trabajar en un bioensayo in vitro para ver la toxicidad en las aguas. Este tema es interesante, ya que la mayoría de los modelos usados en Chile son en organismos vivos, aquí, queremos llevarlo a un modelo más básico, estudiando cambios metabólicos y de estrés oxidativo”, comentó la Dra. Mardones. Además, proyecta su uso en investigaciones relacionadas con la contaminación por microplástico y otras áreas.

Importancia de la multidisciplina

Dado que su línea de investigación es amplia y complementaria a varias temáticas, por lo transversal de la misma, la Dra. Lorena Mardones apuesta hacia una multidisciplina. Es por esta misma razón que participa de CIBAS, debido a la diversidad de temáticas que pueden ser analizadas.

“Por ejemplo, este nuevo concepto de uno salud, que es integral, considera al ambiente como un todo, más allá de lo terrestre o lo acuícola. Se abarcan todas las especies. Un ejemplo es la zoonosis, que es un ciclo que comienza con los animales y luego pasa a los humanos, se trata de estudiar esa interacción, que nos atañe a todos”, explicó. El desafío es buscar el común denominador para que puedan unirse varias líneas de investigación.

Uno de los planos que más interés genera en la Dra. Lorena Mardones, es la conexión de las líneas de investigación. Desde la Academia y en particular, desde el CIBAS, apuesta por un trabajo colaborativo, dado que se pueden conectar los estudios de diversos ámbitos, generando una mirada más global respecto a una temática. “Me interesa la difusión de la investigación hacia la comunidad, de hecho, en el magister en Ciencias Biomédicas, tenemos un curso que tiene relación con la temática, enseñándoles a los estudiantes a comunicar y difundir la ciencia usando herramientas tecnológicas y lenguaje simple. Se puede además buscar puntos en común con otros integrantes del CIBAS, para generar estudios más globales y proyectarlos hacia la sociedad”, finalizó.

Extracción sostenible, impacto en comunidades y biotecnología concentran el mayor interés. En un hito histórico, más de la mitad de los proyectos concursados fueron ganados por universidades de la Macrozona Norte.

Tecnologías avanzadas para producción sostenible, identificación del potencial biotecnológico, impacto de la industria en las comunidades locales, reciclaje de baterías y recuperación de litio de desechos electrónicos son algunas de las variadas investigaciones sobre litio y salares que Chile financiará durante los próximos tres años.

Con diez proyectos y un aporte aproximado de 600 millones para cada uno, el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación definió en noviembre pasado que los denominados “Anillos de Investigación en Áreas Temáticas Específicas” del 2024 tendrían como eje central el tema litio y salares. De esta forma, un instrumento de financiamiento ya existente -parte del Programa DPS (Desarrollo Productivo Sostenible) que busca aumentar el gasto público en I+D para una economía más verde- podía destinarse a la recopilación de evidencia científica para la Estrategia Nacional del Litio.

El resultado es la selección de diez proyectos de investigación de alto impacto, seis de los cuales serán realizados por universidades de las regiones de Antofagasta y Atacama, afirmó la ministra de Ciencia, Aisén Etcheverry: “Los anillos son concursos asociativos, con fondos grandes que reúnen a diversos investigadores, en muchos casos de varias disciplinas distintas. Tenemos a gente de la ingeniería trabajando con personas de la sociología, respondiendo a preguntas que serán relevantes para la Estrategia Nacional del Litio. Esta tiene tres pilares: aumentar la extracción, proteger el medio ambiente y generar investigación y tecnología para una industria más sustentable, para mayor protección de la biodiversidad y para entender qué ocurre con las comunidades en torno al salar. Esa investigación es la que iniciamos hoy con estos proyectos que ya se adjudicaron y que nos ayudan a confirmar que en el norte de Chile se hace ciencia de primer nivel, ciencia competitiva y no hay nadie que conozca y que sepa más de nuestro litio y nuestros salares que las universidades que están en el norte”.

Para la ministra de Minería, Aurora Williams, “La Estrategia Nacional del Litio, además de habilitar el desarrollo de proyectos de exploración, explotación y beneficio de litio, busca incentivar la investigación, innovación y desarrollo tecnológico en todos los encadenamientos productivos, tanto aguas arriba como abajo.  En esta línea, se han iniciado los estudios justificatorios orientados a crear la Red de Salares Protegidos que considera la protección del 33% de la superficie de los salares, de manera de preservar estos ecosistemas.  Complementariamente, hemos creado el Instituto Tecnológico de Investigación Público de Litio y Salares para que el desarrollo de la industria del litio sea realizada en base a conocimiento científico. La participación de la academia, por medio de estos Anillos de Investigación, es fundamental para generar insumos relevantes para la nueva institucionalidad que acompaña el desarrollo de la estrategia”.

Por su parte, el ministro de Economía, Nicolás Grau, afirmó que “esta adjudicación nos permite ir más allá de la extracción del litio y contribuir a la transformación productiva en materias tan relevantes como la innovación para el reciclaje, la recuperación de otras sustancias de la salmuera, y el desarrollo de potenciales aplicaciones biotecnológicas, abriendo paso a una industria más sofisticada y sostenible”. 

Según la ministra de Medio Ambiente, Maisa Rojas, “desarrollar investigación científica en salares nos permitirá conocer sus cualidades ecosistémicas y sociales. Esta información es fundamental para generar un conocimiento que permita comprender su biodiversidad y minimizar los impactos negativos. Recordemos que, como país, adoptamos un compromiso en la COP15 de las Naciones Unidas sobre la Diversidad Biológica realizada en Montreal en 2022, que fijó la meta de proteger el 30% de los ecosistemas representativos del planeta al año 2030”.

El concurso adjudicado se basa en el enfoque integral que el gobierno del Presidente Gabriel Boric ha impulsado para el desarrollo de este sector estratégico, y fue diseñado por el Ministerio de Ciencia con apoyo de expertos nacionales y financiado por el Programa DPS del Ministerio de Economía. Uno de sus grandes objetivos es formar a más profesionales con conocimientos en estas áreas, dada la demanda creciente que existe en nuestro país.

Se trata, además, de un antecedente directo para el futuro Instituto Tecnológico y de Investigación Público de Litio y Salares (ITIP), pieza clave de la Estrategia Nacional del Litio. El ITIP, con sedes planificadas en Antofagasta y Atacama, será un centro de excelencia en el estudio y desarrollo sostenible de la industria del litio en Chile y el resultado de estas diez investigaciones será parte de su base de conocimiento.

Diez proyectos

De un total de 23 propuestas recibidas, los diez seleccionados serán financiados en personal, operación, equipamiento, infraestructura, mobiliario y gastos de administración indirectos, durante un máximo tres años. Ellos son:

Innovación tecnológica para el reciclaje sostenible de baterías de Ion-Litio: la recuperación de materiales críticos para la seguridad de la transición energética, liderado por Jaime Chacana de la Universidad Católica del Norte. Desarrollará tecnologías para el reciclaje sostenible de baterías de ion-litio, recuperando materiales críticos de las baterías usadas.

Servicios ecosistémicos de salares: identificación del potencial biotecnológico y amenazas ambientales claves, dirigido por Cristina Dorador Ortiz de la Universidad de Antofagasta. Abordará el conocimiento de microorganismos presentes en nuestros salares, clasificando y explorando potenciales aplicaciones que estos organismos pueden otorgar a la naturaleza y a las personas.

Uso integrado de materia microbiana para bio-recuperación de litio de desechos electrónicos, dirigido por Francisco Remonsellez de la Universidad Católica del Norte. Propone estudiar microorganismos con capacidades para tolerar y procesar litio, explorando su uso para aplicaciones de tecnológicas verdes para la minería.  

Diversificación de la industria del litio, liderado por Jonathan Castillo de la Universidad de Atacama, investigará el mejoramiento del rendimiento metalúrgico de salmueras, el uso de líquidos iónicos para crear circuitos metalúrgicos más eficientes para la extracción de litio desde las salmueras.

Sociotecnologías del litio, dirigido por Sebastián Herrera León de la Universidad Católica del Norte. Su objetivo es desarrollar un modelo para  realizar la evaluación socioambiental territorial de tecnologías para la extracción y procesamiento del litio desde salares. 

Geopolíticas de los Off-sites del Litio: infraestructuras, territorios y ecologías. Liderado por Marina Weinberg de la Universidad Católica del Norte, se enfoca en comprender las transformaciones sociales y materiales de las áreas afectadas por la producción de litio y su impacto en comunidades que están fuera del salar. 

Desarrollo de tecnologías avanzadas para producción sostenible de sales de litio y derivados desde salares en Chile, dirigido por René Rojas Guerrero de la Universidad Católica. Su objetivo es desarrollar una solución de extracción directa de litio desde salmueras basadas en desarrollos preliminares previamente patentados, dejando atrás métodos convencionales de evaporación que son demandantes en agua.

Observatorio de salares andinos a través de estudios interdisciplinarios (OASIS), encabezado por Mauricio Calderón Matte de la Universidad del Desarrollo. Se enfocará en estudios detallados sobre la diversidad geológica y biológica en lagunas, salares y bofedales de la Región de Atacama. 

Dinámicas espaciotemporales del litio en los salares andinos: perspectivas para una exploración y explotación sostenible, liderado por Fernanda Álvarez Amado de la Universidad de Concepción. Estudiará la dinámica y distribución del litio en los salares y examinará las complejas interacciones entre procesos geológicos, hidrológicos y biológicos. 

Observatorio de sistemas salinos del desierto de Atacama y Los Andes, liderado por Fernando Daniel Alfaro de la Universidad Mayor. Implementará un observatorio de largo plazo para comprender mejor los efectos de los cambios ambientales y la industria en la biodiversidad y las funciones de los  salares. 

Con esto, la Estrategia Nacional del Litio avanza, asegurando el conocimiento adecuado para la investigación y desarrollo sostenible de la industria del litio. Este esfuerzo promete avances científicos significativos y se alinea con objetivos como la creación de una Red de Salares Protegidos, la modernización del marco institucional y la incorporación del Estado en la actividad productiva del Salar de Atacama.