Sergio Madrigal, Sindy Chaves y Steve Quirós son los investigadores de universidades estatales galardonados con los Premios Nacionales de Ciencia y Tecnología. (Fotos: Javier Córdoba y Katya Alvarado)
Pese a ser trabajos en diversos ámbitos de la ciencia, los trabajos galardonados con los Premios Nacionales “Clodomiro Picado” de Ciencia y Tecnología 2012 comparten el haber buscado que sus investigaciones generen productos y conocimientos de utilidad para la población.
Sindy Chaves y Sergio Madrigal fueron reconocidos con el Premio Nacional de Tecnología, mientras que Steve Quirós ganó el Premio Nacional de Ciencia; los tres son investigadores en universidades estatales: Instituto Tecnológico, Universidad Nacional y Universidad de Costa Rica (UCR), respectivamente.
Estos jóvenes científicos costarricenses dieron a UNIVERSIDAD detalles de sus trabajos premiados, y las perspectivas para que en poco tiempo muestren su utilidad en múltiples aplicaciones.
NANOPARTICULAS PARA GUAYABO
Estas pequeñas cápsulas de biopolímeros pueden albergar medicamentos o agroquímicos y liberarlos en dosis controladas. (Foto: Javier Córdoba)
El trabajo del nanobiotecnólogo y químico Sergio Madrigal tiene que ver con el aprovechamiento de polímeros naturales presentes en los desechos del camarón y otros crustáceos, para crear una especie de “plástico natural” con múltiples aplicaciones.
Para elaborar estos biopolímeros, se extrae una molécula común en los exoesqueletos de camarones, langostas y cangrejos, denominado “quitina”, que tras un proceso químico se transforma en “quitosano”, base para la elaboración de estos biopolímeros naturales y biodegradables.
“A ese ‘quitosano’ le pegamos compuestos que extraemos de desechos agrícolas, como los conocidos ‘antioxidantes’, los anclamos químicamente a la matriz del polímero, y tenemos un material híbrido que podemos moldear a nivel macroscópico”, explicó Madrigal.
Al ser parcialmente soluble al agua, este material resulta fácilmente moldeable, y ya se han encontrado diversas aplicaciones, que van desde la administración de medicamentos, hasta la dosificación de agroquímicos.
Las propiedades de este material permiten “encapsular” sustancias en su interior, para irlas liberando poco a poco, lo que podría reducir un tratamiento que requiere ingerir una sustancia cada cierta cantidad de horas, a la ingesta de una sola “cápsula” que va liberando la dosis necesaria en el tiempo requerido.
De igual forma, se puede atrapar agroquímicos en este material, y conforme se va degradando, se va liberando progresivamente y de forma controlada en el suelo,  reduciendo así la exposición a los químicos y permitiendo una mejor dosificación.
Estos materiales también pueden servir para la elaboración de parches para la piel e implantes que se deben introducir en el cuerpo, pues no generan ningún tipo de rechazo.
Madrigal explicó que los beneficios son múltiples, tanto en lo científico como en lo ambiental y lo social, ya que pueden representar un ingreso adicional para las comunidades pesqueras en las épocas de veda en el Golfo de Nicoya, al tiempo que reducen sus desechos.
Por sus propiedades antimicrobianas y antifúngicas (contra hongos), estas nanoestructuras podrían ayudar a salvar el Monumento Nacional Guayabo de la degradación que le provocan ciertos hongos a las piedras, para lo cual un proyecto conjunto con la UCR planea recubrir con estos biomateriales las estructuras del monumento.
“Cada día nos sorprendemos de que aparezcan más utilidades para estos biomateriales, que inicialmente se pensaban para la medicina, pero ya vemos que hasta pueden ayudar a salvar un monumento nacional”, comentó Madrigal.
ETIQUETAS DELATORAS
Estas bandas son capaces de detectar la presencia de proteínas generadas por algunos tipos de hongo, cuando empiezan a generar infección en el cuerpo humano. (Foto: Sindy Chaves)
Por su parte, la microbióloga Sindy Chaves es la primera mujer que recibe un Premio Nacional de Tecnología, y lo alcanzó gracias al desarrollo de un sistema para la detección de infecciones provocadas por ciertos hongos.
Su trabajo se desarrolló en la Universidad de Nevada, Estados Unidos, y consiste en la elaboración de unas “bandas” capaces de detectar infecciones por medio de la expresión de ciertas proteínas que producen los patógenos.
Chaves comentó que existe una gran necesidad de detección temprana para las infecciones de hongos como “Aspergillus”, “Cryptococcus” y “Candida”, sobre todo en personas que padecen enfermedades que afectan su sistema inmunológico, como el sida o ciertos tipos de cáncer.
El sistema (similar al de una prueba de embarazo), es capaz de detectar de inmediato las proteínas que se manifiestan cuando hay infección, dejando atrás las pruebas de laboratorio y los “cultivos” que pueden tomar muchos días.
Se trata de bandas elaboradas con una “nanoimpresora”, que al entrar en contacto con las proteínas señaladas, cambia de color alertando la presencia de una infección.
Chaves destacó que el sistema es de muy bajo costo (menos de $1 por prueba) y en el caso del “Cryptococcus” se determinó que en África el 99.9 % de las personas con sida tienen este patógeno, lo que facilita también la detección de esta enfermedad por medio de una muestra de sangre u orina.
Si bien el sistema no se puede utilizar aún en Costa Rica por estar bajo patente, Chaves trabaja en una modificación que permita la detección de algunas bacterias como la Escherichia coli y la elaboración de etiquetas que pueden alertar sobre la presencia indebida de estos microorganismos en carnes para consumo humano.
Las etiquetas permitirían alertar cuando un producto cárnico rompió la “cadena de frío” (temperatura constante a la que se debe mantener para evitar la reproducción de bacterias) y permitiendo que el consumidor se dé cuenta de inmediato si el producto está contaminado.
“Si la cadena de frío se rompe 5 minutos, bacterias como la E. Coli se pueden reproducir de 100 a cientos de miles en corto tiempo, y la etiqueta queda como ‘testigo’ de la presencia dañina de estos microorganismos, pues no se revierte al color original”, aseguró Chaves.
MATAR EL CÁNCER
La fotografía muestra dos núcleos de células cancerígenas y los lugares en los que se están “reparando”, tras recibir tratamientos químicos para matarlas. (Foto: Steve Quirós)
En el caso de la investigación del microbiólogo Steve Quirós, esta está todavía lejos de una aplicación inmediata para el combate del cáncer, aunque sus descubrimientos serán pasos gigantes en la lucha contra este extendido mal.
Al premio nacional de Ciencia se le reconoció por su estudio sobre la forma en que las células cancerígenas resisten y se regeneran ante los tratamientos químicos que se utilizan para matarlas.
“Lo que sucede es que la quimioterapia funciona en unas células, pero no en otras. Tenemos una población heterogénea de células en un cáncer; entonces practicamos una quimioterapia que es efectiva para algunas células, pero otras sobreviven”, lamentó Quirós.
Su investigación determinó que incluso cuando son seriamente dañadas, las células de un cáncer tienen la capacidad de regenerarse y reparar los daños, lo que reduce la eficacia de los tratamientos que se utilizan en la actualidad.
Para mejorar esta eficacia, Quirós busca comprender mejor la forma en que las células cancerígenas pueden “repararse” a sí mismas, y cómo aún con lesiones tiene la capacidad de reproducirse y extenderse.
De alcanzar este conocimiento, los científicos podrían afectar la capacidad de las células dañinas de sanarse, para debilitarlas aún más e implementar tratamientos que maten más rápido el cáncer.
“Estamos hablando de decenas de años en que no se ha visto mucho logro en el tratamiento del cáncer. Es una aspiración fuerte que esta investigación tenga aplicación y en algún momento, de alguna manera, trasladar estas aplicaciones a pacientes para poder salvar vidas”, indicó.