DIPC10

Los sistemas avanzados de liberación de fármacos están consiguiendo enormes mejoras para nuestra salud. La presentación comenzará repasando las investigaciones iniciales que realizamos para desarrollar los primeros sistemas de liberación controlada para macromoléculas y para aislar los inhibidores de angiogénesis, y cómo a su vez nos llevaron a una larga lista de nuevas terapias. Encontramos un ejemplo en las nuevas tecnologías de liberación de fármacos que estudian cómo incorporar las nanopartículas y la nanotecnología para tratar el cáncer y otras enfermedades. Se comentarán a continuación modos novedosos para liberar un fármaco empleando la nanotecnología en la liberación de ADN, de siARN y de nuevos microchips. Habrá una evaluación de diferentes enfoques para crear los nuevos biomateriales, con ejemplos en los que se emplean dichos materiales en cáncer cerebral, y un repaso de aplicaciones para la memoria de forma. Para finalizar, veremos cómo están surgiendo en la ingeniería de tejidos nuevos enfoques que combinan células de mamíferos, incluidas las células madre, con polímeros sintéticos, con la esperanza de que esto ayude un día en diversas enfermedades. Se comentarán en particular algunos ejemplos de reparación en campos como los cartílagos, la piel y la médula espinal.

La serendipia o casualidad está detrás de muchos de los grandes descubrimientos de fármacos como la penicilina, la aspirina o la digital - en algunos casos gracias a la curiosidad que llevó a investigar algún fenómeno accidental y en otros al aislar los principios activos de plantas que ya conocíamos por sus usos terapéuticos desde hacía siglos. Contamos con otros medicamentos fundamentales, como las estatinas, que se descubrieron a partir de tecnologías más avanzadas, como el cribado con diana, aunque de hecho los descubridores estaban buscando resultados bien diferentes. En todos estos casos no se conocían debidamente los mecanismos de acción de estos fármacos en el momento de su descubrimiento y tuvimos que esperar hasta conseguirlo. Hemos comprendido por fin que podemos tener pacientes con enfermedades que parezcan idénticas, tanto física como histopatológicamente (como ocurre en los tumores malignos), pero que tengan una respuesta al tratamiento y una evolución clínica muy diferentes, con lo que empezamos a entender que tienen cada uno una base molecular diferenciada. En consecuencia estamos cerrando la época en la que el tratamiento tenía un enfoque de "talla única" y abriendo la nueva era de la "medicina personalizada", en la que el tratamiento se confeccionará a medida, según sea el perfil molecular/mutacional del paciente. A diferencia del pasado, ahora entendemos este mecanismo, que será el motor que impulsará el desarrollo de medicamentos nuevos. Esta nueva era se caracterizará por desarrollar nuevas tecnologías para secuenciar y procesar un genoma en particular de manera barata (menos de 1.000 dólares) y rápida (en pocos minutos), basadas en identificar y caracterizar los nuevos marcadores moleculares específicos para cada enfermedad y las dianas a las que se dirigirán los fármacos, así como en disenar medicamentos innovadores para cada mecanismo que modulen la actividad de las dianas. Nos vemos así obligados a cambiar de enfoque en campos como el I+D o la educación, pasando en muchos casos de la tradicional especialización en una sola disciplina al trabajo interdisciplinar.

La Mecánica Cuántica es una teoría que fue desarrollada durante el siglo pasado para el mundo microscópico. La mayoría de los aspectos de esta teoría, se aprovechan en muchos de los dispositivos electrónicos que utilizamos en nuestra vida diaria: computadores, equipos de televisión, lasers, etc. funcionan gracias a las leyes de la Mecánica Cuántica. Sin embargo, existen otros aspectos de la teoría, más misteriosos e, incluso, exóticos, que podrían dar lugar a aplicaciones totalmente nuevas en los campos de la comunicación y la computación. Son los relacionados con la existencia de estados superpuestos, es decir, situaciones en las que un objeto parece estar en dos sitios a la vez, o tener dos propiedades físicas opuestas.
Los fenómenos relativos a la superposición de estados han sido probados recientemente, ofreciendo una serie de resultados que desafían a nuestro conocimiento básico. En esta charla, explicaré qué es lo que sabemos sobre estos fenómenos, algunas de sus implicaciones filosóficas y las consecuencias que pueden tener en el futuro de la computación y de la comunicación

Por medio del proceso de auto-organización, la evolución del universo ha ido generando materia cada vez más compleja, hasta llegar a la materia viva y pensante. Tanto la materia animada como la inanimada, los organismos vivos y los materiales están compuestos de moléculas y de las entidades organizadas que resultan a partir de la interacción de unas moléculas con otras. La química nos tiende el puente de unión desde las moléculas de la materia inanimada hasta las arquitecturas y los sistemas moleculares tremendamente complejos que conforman un organismo vivo. La química sintética ha desarrollado una serie de métodos muy potentes para poder construir moléculas cada vez más complejas. Por su parte, la química supramolecular se ocupa de controlar la formación de acoplamientos moleculares al interactuar los elementos. Para disenar esta generación de arquitecturas organizadas, hay que manejar información a nivel molecular en una especie de ejercicio de programación molecular, por lo que la química se vincula así con la informática. El ámbito de la química sería así el universo de todas las entidades y transformaciones de materia molecular posibles, entre las que se incluyen las que se producen en la naturaleza y que únicamente representan uno de todos esos mundos que esperan a ser creados. Mi presentación cubrirá consideraciones conceptuales sobre la química y la ciencia en general.

La pasión y la responsabilidad han sido dos de los principales motores que me han impulsado en mi desempeno profesional y personal. La pasión surge de las emociones y nos lleva a la curiosidad y al deseo de aprender. Sin embargo la responsabilidad surge del reconocimiento de la conectividad y la interdependencia social, como resultado de nuestra necesidad de servir a la sociedad educando a los líderes del futuro y resolviendo los problemas más urgentes que incluso pudieran amenazar la supervivencia en el planeta. La educación es sin lugar a dudas la tarea académica más relevante, mientras que la investigación sería una herramienta educativa tremendamente eficaz.

En mi carrera profesional tuve la inmensa suerte de que mi aportación al desarrollo de la resonancia magnética llevara a conseguir herramientas realmente innovadoras de una relevancia social innegable. Actualmente la resonancia magnética tiene un amplísimo abanico de aplicaciones que van desde la física de estado sólido a la química, la biología molecular o a las técnicas de imagen en el cerebro.

Ya desde mis inicios me parecía obvio que los avances son posibles tanto en la ciencia como en las humanidades si aplicamos enfoques amplios y abiertos en un esfuerzo interdisciplinar. De alguna manera para compensar mi dedicación a la actividad científica, me empezó a fascinar la pintura de Asia Central, que a lo largo de un milenio ha llegado a un tremendo virtuosismo en sus representaciones gráficas de las emociones y de tantos aspectos que van más allá de cualquier descripción científico-matemática. Este arte resulta de esta manera complementario a la ciencia y llega a esferas humanas que ésta no cubre apropiadamente.

Sin embargo en general en mis pensamientos predominan otras preocupaciones más profundas para que la humanidad tenga un futuro prometedor. No podemos negar que hoy por hoy vivamos a cuenta de las generaciones del futuro y que este camino sea todo menos sostenible. Así, todo esfuerzo académico debiera marcarse como objetivo fundamental el de encontrar vías hacia un mundo mejor, con más conciencia, compasión y prudencia hacia nuestros conciudadanos.

En este último siglo hemos aprendido más acerca de la naturaleza del océano que durante todo el resto de la historia del género humano aunque, a la vez, también hemos perdido más que nunca a consecuencia del impacto que sufre el mar con nuestras continuas extracciones y vertidos. Aunque únicamente hemos explorado y cartografiado menos del 5% del fondo oceánico con el grado de precisión que aplicamos en nuestros estudios de Marte, contamos ya con suficiente información para reconocer que en estos últimos cincuenta anos, hemos perdido, o ha sufrido un grave deterioro, casi la mitad de los arrecifes de coral, se ha extinguido el 90% de las especies más comunes para la pesca comercial y se han declarado más de 400 zonas muertas en las franjas costeras del planeta. Debemos atender problemas urgentes como el rápido calentamiento global, la elevación del nivel del mar o la acidificación de los océanos, entre otras tendencias preocupantes. En mi ponencia expondré que las nuevas tecnologías y el inicio de una nueva era de exploración oceánica resultan vitales para comprender estos fenómenos, así como los cambios que se han producido en la composición química de los océanos, en la biodiversidad y en la composición y estructura de los ecosistemas marinos, haciendo especial mención de las consecuencias actuales y futuras para la humanidad.

Las reacciones químicas suelen producirse dentro de enormes manadas de moléculas, que nos impiden ver lo que ocurre en realidad. La ponencia describirá cómo se ha domado ese entorno salvaje, para poder revelar la dinámica más profunda de cada colisión reactiva que se produce entre un par de moléculas. Las herramientas principales han sido los haces supersónicos, que con técnicas de alto vacío logran enviar chorros de moléculas, las técnicas espectroscópicas con un aprovechamiento especial del láser y unos métodos de detección sumamente sensibles. Ilustraré mi presentación con algunos casos típicos e insistiré en las fronteras que nos quedan por explorar. Una de ellas consiste en la búsqueda de condiciones de ultrafrío para que, de acuerdo con la mecánica cuántica, las moléculas se comporten como ondas, en lugar de hacerlo como partículas. Otro campo emergente de gran singularidad que trabaja con la "información cuántica" intenta mejorar muy considerablemente la potencia computacional. Algunos hitos en este camino serían la posibilidad de intercambiar ondas de luz y de materia y la teleportación, a la que Einstein se refirió como esa "acción espeluznante a distancia."

Hace cincuenta anos, la motivación que impulsó a los inventores del láser fue la curiosidad. En ese momento no podían prever que los láseres se fueran a convertir en herramientas indispensables para la tecnología y la ciencia. En esta última década, el láser ha revolucionado la medición precisa del tiempo y la frecuencia. La frecuencia láser nos permite ahora hacer un recuento preciso de las ondulaciones dentro de una onda de luz, pasando así a ser la herramienta de medición más precisa con la que contamos. La inspiración para esta invención proviene del campo de la espectroscopia óptica de gran precisión en el estudio del átomo de hidrógeno, que está consiguiendo valores exactos para algunas constantes fundamentales y permite ensayos rigurosos de leyes fundamentales de la física. Actualmente, el peine láser nos aporta el mecanismo de relojería que tanto echábamos en falta para los relojes atómicos ópticos, con aplicaciones que van desde los nuevos ensayos para la teoría de la relatividad de Einstein hasta el campo de las telecomunicaciones y la navegación por satélite. Los peines láser están revolucionando la espectroscopia molecular al ampliar radicalmente la resolución y la velocidad de grabación de los espectrómetros de Fourier. La generación de armónicos de orden superior promete ampliar las técnicas con peine de frecuencia y la espectroscopia precisa para llegar al régimen del ultravioleta extremo y de los rayos-X blandos. El uso de los peines láser para calibrar los espectrógrafos astronómicos permitirá que busquemos otros planetas similares a la Tierra en sistemas solares lejanos y bien pudiera revelar el secreto de la continua expansión del espacio en el universo. Al permitirnos controlar el campo eléctrico de unos impulsos luminosos tan sumamente breves, los peines láser son ya herramientas fundamentales en un campo emergente como la ciencia de attosegundos.

La física fundamental está dispuesta ya para dar un gran salto adelante en los próximos anos. De hecho ahora empieza a funcionar un instrumento verdaderamente extraordinario: el GCH o Gran Colisionador de Hadrones. Es posible que en el futuro se considere el GCH como el símbolo que defina nuestra cultura, de modo análogo a las Pirámides en el antiguo Egipto -!aunque de hecho es mucho mejor! Va a permitirnos comprobar si algunas de las magníficas ideas que se incluyen en las leyes más primordiales de la física son una descripción correcta de la realidad.

Comenzaré describiendo qué es el GCH, considerándolo como mero objeto físico y como proyecto de ingeniería. Pasaré a continuación a explicar porqué tiene que ser así, para cumplir su función. La parte más extensa de mi charla expondrá mi visión sobre lo que será el siguiente nivel de unificación en la física. Esta visión sugiere una serie de fenómenos nuevos que esperamos poder observar utilizando el GCH. Así llegaremos por fin al momento crucial de probar estas ideas tan ambiciosas.

En una presentación multimedia, que incluirá imágenes espectaculares, algunas ideas también espectaculares e incluso algunos chistes, demostraré porqué éste es un momento en el que ser físico resulta particularmente emocionante.

EL CIELO
El vuelo duró ocho horas, y necesitamos dos más para salir del aeropuerto y llegar hasta el auto que había venido a buscarnos. Las ninas estaban muy cansadas, y la más pequena, de tres anos, se durmió enseguida. No así la de cinco, la mayor, que no acababa de cerrar los ojos. "Estoy pensando", dijo un rato después, cuando le preguntamos sobre la razón de su vigilia. Anadió que había ocurrido algo extrano. "No he visto a las personas -dijo-. "Tanto tiempo viajando por el cielo, y no las he visto". Le preguntamos a qué personas se refería. "A las que están muertas", respondió ella.

Ilustraré mi presentación con gran variedad de ejemplos para mostrar diferentes visiones de la química, subrayando su dimensión psicológica y los lazos que la vinculan con las artes. La química es y siempre ha sido antes que nada el arte, el oficio y el negocio de las sustancias y, algo fundamental, de sus transformaciones esenciales. Actualmente también es la ciencia de las moléculas microscópicas, tanto las simples como las complejas. A partir de ahí nos encontramos con la percepción que cada uno tengamos de la química, que puede oscilar entre apreciar los aspectos curativos o ver los más dolorosos en esta ciencia tan verdaderamente antrópica. Exploraré las tensiones psicológicas subyacentes a la química, así como el potente componente de creación o síntesis que conlleva la química, que tanto la asemeja a las artes.

La comprensión de la naturaleza de la luz y sus interacciones con la materia, siempre ha sido un reto para la Física. De estas investigaciones han surgido nuevos conceptos, como la dualidad de la partícula de onda. Se han descubierto nuevos mecanismos para generar luz, dirigidos al descubrimiento de nuevas fuentes de luz llamadas "lasers", con sorprendentes propiedades. También se ha descubierto que la luz no es sólo una fuente de información sobre los átomos, sino también una herramienta para manipularlos, para controlar su polarización, su posición y su velocidad. Esto ha abierto el camino hacia una gran cantidad de aplicaciones como el bombeo óptico, la imagen por resonancia magnética, los relojes atómicos ultra precisos, los interferómetros atómicos o los condensadores Bose Einstein. Esta ponencia describirá de manera sencilla, cómo se han producido estos desarrollos en las últimas décadas. También se mostrará cómo los avances en investigación básica, pueden hacer posible la aparición de nuevas e inesperadas aplicaciones que pueden transformar nuestra vida diaria.

No olvidemos que el primer enunciado procede del mundo científico actual, en donde la palabra "conocimiento" significa algo claro y preciso: investigar para comprender una parte de la realidad, mediante una teoría demostrable que nos permita incluso (en ciertos casos), la utilización de esa realidad. En el ámbito de la música, ese "conocimiento" existe sólo en el terreno de la interpretación y, como formación de base, en el periodo de aprendizaje: no se puede ser músico sin saber leer y escribir música; no es aconsejable tampoco componer sin conocer, dominar las técnicas de nuestro pasado, etc. Fuera de esos conocimientos, más bien artesanos, la palabra no tiene sentido si se habla de "creación" (a su vez, palabra "dudosa") o disfrute. ¿Quiere eso decir que la música no sirve para "conocer"? ¿No será que la palabra "conocimiento" rebasa el ámbito científico y que el ser humano no agota su capacidad racionante ni su sensibilidad en la ciencia y que hay ilimitadas maneras de "conocimiento"? &No será, quizá, necesario (o, al menos, saludable) atreverse a indagar -tímidamente- el significado de algunas palabras? No soy wittgensteiniano (no doy la talla), aunque me irrite el comentario de Stephen Hawking sobre una frase del filósofo: "La única tarea que queda para la filosofía es el ánalisis del lenguaje". Hawking apostilla: !Qué descenso desde la gran tradición de Aristóteles y Kant!". Bien es cierto que, unos párrafos más abajo, casi parece aspirar a "conocer la mente de Dios". No esta mal. Pese a todo y desde mi modesta, aunque constante - 60 anos - práctica de compositor, me gustaría "echar mi cuarto a espadas" sobre ese tema, resbaladizo y quizá inabarcable, pero fascinante.

El electromagnetismo abarca gran parte de la tecnología moderna y esta influencia depende de nuestra capacidad para utilizar materiales que consigan controlar los componentes eléctricos y los campos magnéticos. Contamos con un nuevo tipo de materiales que ha creado una serie de posibilidades extraordinarias, como el conseguir un índice refractivo negativo y lentes cuya resolución únicamente se ve limitada por la precisión en el proceso de producción. Se han disenado y confeccionado también capas que consiguen cubrir y ocultar objetos a la vez que resultan totalmente invisibles para un observador externo. Estos nuevos materiales, los denominados metamateriales, cuentan con propiedades que vienen dadas tanto por su estructura interna como por su composición química, dándonos así acceso a unas propiedades radicalmente nuevas, que prometen transformar nuestra capacidad de controlar una parte importante del espectro electromagnético.

Hay mucho por hacer todavía para allanar el terreno que nos llevará a dilucidar las estructuras de alta resolución en los ribosomas - las maquinarias celulares que traducen el código genético y lo transforman en proteínas. En nuestro ascenso al Everest, nos dimos cuenta que tan sólo habíamos culminado una etapa o que todavía debíamos alcanzar otros Everests de mayor altura. La inspiración que nos indicó el camino a seguir en estos estudios, ampliamente reconocidos como extraordinarios, provino de los osos polares en hibernación, repletos de ribosomas bien ordenados. Tras determinar las estructuras ribosómicas, nos revelaron el mecanismo de descodificación, detectaron la ruta del ARNm, identificaron los puntos para el ARNt, dilucidaron la ubicación y la composición del túnel de salida de las proteínas nacientes, aclararon las interacciones que se producen entre el ribosoma y otros factores no ribosómicos, como los factores de iniciación, liberación y reciclado o la primera chaperona con la que se encuentran estas cadenas nacientes. Estas estructuras también probaron que el ribosoma es una ribozima, cuyo centro activo se encuentra en una región simétrica muy conservada dentro del ribosoma, que de por sí tiene una estructura asimétrica, y que parece ser un vestigio del proto-ribosoma - un aparato que habría funcionado en la era prebiótica para formar enlaces peptídicos y cadenas polipeptídicas sin codificar. Las estructuras de los complejos en los que los ribosomas se combinan con los antibióticos revelaron los principios que permiten el uso clínico de los antibióticos, identificaron los mecanismos de resistencia y mostraron las bases estructurales que nos permiten discriminar entre las bacterias patógenas y los huéspedes, proporcionándonos así una información estructural muy valiosa para mejorar los antibióticos y disenar compuestos innovadores que podamos emplear como antibióticos.

El motor que impulsa el conocimiento científico reside en la fascinación por lo que ya hemos conseguido y por lo que todavía nos queda por lograr, la devoción por los éxitos, la pasión por llegar más allá de lo que aceptamos como conocimientos, destrezas, capacidades o verdades, y la satisfacción por los logros más excepcionales. Estos son los elementos que hacen manar la fuente fundamental de la que surgen la novedad y el descubrimiento, que son la esencia misma del empeño científico.
En estas últimas décadas se ha perdido buena parte de este espíritu científico. Cada vez más la ciencia funciona por incentivos financieros y de reconocimiento, por la competitividad, por afirmaciones impresionantes, por vanas promesas y garantías, o por otros planes de promoción personal. En ningún caso se ha conseguido así que la ciencia o los científicos avancen, ni que piensen con mayor profundidad, ni que actúen de un modo más progresista. Así, la ciencia debe reencontrarse con las creencias y valores científicos, para luego comunicar sus resultados por obligación, en lugar de por intereses personales o institucionales, y debiera en general marcar con su ejemplo una vez más el nivel a seguir en toda acción humana.  De no ser así, perderemos lo que nos queda de libertad científica y la confianza que la sociedad sigue depositando en nosotros.

Debemos prepararnos hoy para el día de mañana, a la vez que seguimos pensando y soñando en pasado mañana y en el futuro.