Estudian la toxicidad del grafeno

Medir los niveles de toxicidad en las distintas preparaciones del grafeno, el material derivado del grafito que ha atraído la mirada de los científicos de medio mundo, será el eje de la investigación de la nueva fase que acaba de renovar el equipo que dirige la profesora de la Facultad de Ciencias y Tecnologías Químicas de Ciudad Real, Ester Vázquez, como participante en uno de los proyectos más importantes de la Unión Europa, el ‘Graphene Flagship’. De esta manera, la Universidad de Castilla-La Mancha recibirá 490.000 euros, al formar parte de la red científica de la iniciativa europea, que desde que se inició en 2013 tendrá un recorrido de 10 años y contará con un presupuesto global de 1.000 millones de euros.

 

J. Y.
Ciudad Real

La también Investigadora del Instituto Regional de Investigación Científica Aplicada (Irica) confirma las inmensas posibilidades del grafeno en un mundo cada vez más tecnologizado.
Se trata de un material derivado del grafito muy resistente y muy fino, cuando se presenta laminado, que ha atraído la atención de la comunidad científica internacional y que ya está revolucionando distintas industrias con su aplicación en multitud de productos como baterías o componentes de aviación, además de representar una gran esperanza en el mundo de la medicina.

Vázquez explica que dentro del reto de investigación europeo, el equipo de 15 personas que encabeza, entre científicos -profesores y postgraduados- de los centros ciudarrealeños de Químicas y Medicina e Industriales, seguirá analizando el grafeno desde el punto de vista de la funcionalización química (en la preparación de las nanopartículas para determinados usos), para el posterior estudio de sus aplicaciones.

Recuerda que es “una parte de  de un proyecto enorme de diez  años que financia la UE, con una inversión de 1.000 millones”, de los que la UCLM recibirá casi medio millón de euros para los próximos dos años, además de los 320.000 de la primera fase.

Al parecer, hay más de 150 organizaciones privadas y públicas, coordinadas en grupos desde Gotemburgo (Suecia), con paquetes de trabajo repartidos por una veintena de países como Francia, Irlanda, Italia, Suecia o España, y en el caso de Ciudad Real con el encargo de “estudiar la toxicología del grafeno y la interacción medioambiental de los nuevos materiales” ante las aplicaciones de esta sustancia en biomedicina.

“Lo primero que tenemos que tener claro es que no es tóxico en sus distintas aplicaciones”, señala Vázquez.

“En la primera parte, indica, preparamos distintos derivados de grafeno que distribuimos entre los grupos” y en la nueva etapa se centrarán en “estudiar el material a largo plazo”, con el fin de medir posibles niveles de toxicidad en distintos modelos de introducción del material y ver la influencia de sus derivados.

“Se harán cultivos con células y veremos si se metaboliza o si se descompone y se degrada en el medio”, abunda la química que destaca la colaboración con personal de Medicina a la hora de ver la reacción de las células cuando entren en contacto con el material. “Veremos qué cambios hay en organismos vivos, como plantas o animales cuando se administra durante mucho tiempo”.

Vázquez subraya los avances de otros grupos del proyecto internacional que han ensayado las relaciones entre “las neuronas y este material”, con unos resultados que podrían llevar a crear sistemas que reconstruyan las conexiones neuronales en casos de enfermedades degenerativas como el Alzeimer o en las relacionadas con los daños en la médula espinal.

Pero para poder compatibilizar el grafeno en usos biológicos y  poder usarlo en diferentes medios de cultivo, en los laboratorios del Irica donde trabaja parte del equipo de Vázquez han ideado un un método mecanoquímico “barato” que les permite extraerlo del grafito y dispersarlo en agua.

“Es un material no hidrofílico pero utilizamos una metodologia que hace que podamos dispersarlo en agua”, apunta la profesora, que explica que a través del exfoliado del grafito obtienen grafeno a escala nanométrica y micrométrica, con el objetivo de aumentar su biocompatibilidad.

Abrir miras

Sobre la participación de la UCLM como socia del proyectos FET-Flagship “supone una fuente de financiación y que se ingrese dinero, lo que permitirá contratar a personal de investigación”, además de “abrir miras” en el ámbito estrictamente científico.

“Lo mejor es la multidisciplinariedad”, asegura la química, porque sólo en Ciudad Real están trabajando de manera conjunta  químicos, y biólogos, y esa colaboración “amplía los objetivos de los equipos de trabajo”.

A nivel internacional también supone gestar relaciones con otros centros universitarios europeos que “enriquecen” las investigaciones, en este caso del grafeno, en torno al cual se ha creado un consorcio académico-industrial para la creación de una nueva tecnología.

Honoris causa

El profesor de la Universidad de Trieste Maurizio Prato, que será nombrado el próximo mes de junio doctor honoris causa por la UCLM, es uno de los máximos exponentes del estudio de materiales derivados del carbono, como el grafeno.

Precisamente, el Consejo de Gobierno de la Universidad regional aprobó a finales del año pasado otorgar dicho nombramiento al estudioso italiano “en reconocimiento a sus méritos científicos en el campo de las nanoestructuras de carbono y su fuerte relación con nuestra Universidad”.

La profesora de la UCLM en Ciudad Real, Ester Vázquez, subraya la importancia de las aportaciones de Prato en relación a las interconexiones de los sistemas neuronales y las células nerviosas con el grafeno, también presentes en el estudio europeo.

“A las neuronas les gusta mucho el grafeno”, dado que “crecen bien en lechos con este material”, dice, en base a los estudios que está dirigiendo el propio Prato en Trieste (Italia). 

Sistemas para liberar fármacos de manera controlada en las terapias: La científica ciudarrealeña lidera un proyecto nacional relacionado con las posibilidades del grafeno, para atender las necesidades de los enfermos

Ester Vázquez, la joven científica de la Universidad de Castilla-La Mancha, también lidera un proyecto de investigación nacional relacionado con las posibilidades del grafeno, esta vez para atender las necesidades de los pacientes, a través del diseño de unos sistemas automatizados que una vez instalados en el cuerpo puedan liberar fármacos de manera controlada.

Se trata de dispositivos que responden a un estímulo eléctrico o mecánico para soltar la medicación en las horas determinadas en las que se haya pautado el tratamiento de una enfermedad.

“Utilizamos derivados de grafeno para preparar sistemas tridimensionales de liberación controlada, llamados hidrogeles” que, de alguna manera, se pueden manipular para que el fármaco “vaya donde tiene que ir, en el momento adecuado y de manera fácil”.

Similar a las bombas de insulina, esta herramienta “sencilla” como depósito y transportadora de medicamentos podrá utilizarse en diferentes terapias y así “evitar los pinchazos”.

El proyecto, iniciado en 2015 y que se ampliará hasta 2017, se centrará en estudiar las potencialidades y propiedades eléctricas del grafeno para dar “una respuesta más controlada”, tanto en velocidad como en cantidad en que se administre el fármaco.

En la actualidad, desde el Departamento de Química Orgánica, el equipo que lidera Vázquez está preparando materiales creados a partir del material ‘del futuro’ para medir la respuesta eléctrica y mecánica de los dispositivos que guardan el tratamiento. 

Por ejemplo, los terminales podrían programarse para responder a un estiramiento de la piel, como cuando hay una inflamación, o a través de otros estímulos a través de radiaciones de microondas, explica la profesora. De hecho, los científicos del proyecto están analizando distintas longitudes de onda para poder radiarla tanto por encima de la piel, como hacia órganos internos.

Material inteligente

El grafeno (que se obtiene del grafito natural o sintetizado) es un material muy versátil que tiene múltiples aplicaciones en diferentes industrias (automoción, aeronáutica o medicina,…) y se conocen como material inteligente porque “da respuesta a un estímulo”.