domingo, 23 de marzo de 2014

Polímeros Ninja

Haritz S. es un buen tipo. Aunque, como un servidor, sea de Hernani, de famosa atmósfera borroka (ganada a pulso) en años pretéritos. Ahora, y por razones que todos adivináis, la cosa ha decaído y mi pueblo se ha reconvertido en paraíso (también sin ley) de meones sidreros de fin de semana. Haritz perdió algo de su pátina hernaniarra cuando se fue de Erasmus a Inglaterra. Luego volvió a Donosti y revolucionó la vida de dos de mis colegas del alma que osaron dirigirle la Tesis. Ha pasado dos años de postdoc en California, nada menos que en el IBM Almaden Research Center y, desde enero, lo tenemos dando guerra en el BERC (Basque Research Excellence Center) que, bajo el nombre POLYMAT, centraliza una importante parte de las investigaciones que sobre polímeros se llevan a cabo en el Campus de Gipuzkoa.

Hace unas semanas, Haritz nos impartió una conferencia dentro del ciclo que cada año organizamos en POLYMAT para que estudiantes de Doctorado, postdocs e investigadores ya formados en fase de eclosión (como Haritz) nos cuenten lo que hacen. La audiencia habitual es un numeroso y variopinto colectivo compuesto por colegas juniors y algunos carrozas en fase de extinción, como el Búho. Es a los primeros a los que van dirigidas estas charlas para que se fogueen y adquieran la mala leche que hace falta en una discusión científica y, de paso, le den al inglés.

Muchas cosas apunté en mi libreta para el Blog de lo que Haritz nos contó ese viernes, que versó sobre el trabajo que había realizado en las américas. Pero la primera anotación tuvo que ver con una referencia, introducida muy de pasada, a una de las últimas actividades llevadas a cabo por el Grupo que le acogió en California. Aunque al principio pueda parecer que tiene poco que ver con las cosas de las que diserta el Búho en este cuaderno, pronto comprobaréis, una vez más, que la mano de los polímeros es alargada.

En uno de los muchos problemas de investigación relacionados con la Nanociencia que llevan a cabo en el IBM Almaden Research Center, está el de conseguir nanoestructuras biodegradables capaces de actuar de forma enérgica contra la denominada infección MRSA (Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus), provocada por ciertos tipos de microorganismos particularmente resistentes a los antibióticos convencionales. El mecanismo de acción de los antibióticos convencionales es que penetran a través de la membrana celular para atacar un objetivo concreto en su interior pero, en esa penetración, dejan casi indemne esa membrana, lo que permite a la bacteria desarrollar resistencia a esos fármacos.

Por el contrario, otros fármacos basados en péptidos macromoleculares, interaccionan con la membrana a través de grupos iónicos adecuados y la acaban dañando en su conjunto al formar poros en ella. Muchos de los intentos llevados a cabo para desarrollar péptidos de este tipo, se encuentran con el problema de su intrínseca toxicidad y de su menguada resistencia a existir en las estructuras adecuadas cuando se colocan en el interior de un organismo humano. Como alternativa, se están proponiendo una serie de polímeros catiónicos, que imitan la estructura y el comportamiento de esos péptidos. Es en este ámbito en el que el grupo en el que ha estado trabajando Haritz ha presentado recientemente prometedores resultados. Y a este viejo químico polimérico, la cosa le ha resultado atractiva por un doble motivo.

Utilizando como materia prima botellas de plástico a base de polietilen tereftalato, PET, el plástico de las botellas de Coca-Cola y otras cosas, el Grupo comienza por descuajeringar químicamente las largas cadenas macromoleculares del mismo, descomponiéndolo en sus unidades repetitivas.Para ello, el Grupo emplea una nueva aproximación al llamado reciclado químico del PET. El Grupo del jefe californiano de Haritz, Jim Hedrick, ha conseguido nuevos catalizadores orgánicos que consiguen despolimerizar el plástico de una forma sorprendentemente eficaz y sin recurrir a catalizadores que planteen problemas ambientales.

A partir de los productos de esa despolimerización, Hedrik y su Grupo han sintetizado nuevas moléculas, resistentes en el interior del organismo y no tóxicas, que se autorganizan en estructuras más complicadas y que se cargan, de forma sorprendente, a los microorganismos resistentes a los fármacos convencionales, a los que esas nuevas moléculas derrotan según técnicas de acoso y derribo que emulan a las de los luchadores japoneses conocidos como Ninjas. No voy a entrar en detalles de este aspecto porque soy lego en la materia, pero me da que el tema, viniendo de quien viene, va a tener recorrido. El artículo en el que se recogen esos resultados se publicó el pasado verano en Nature Communications. Y aunque llamativo por el hecho de partir de botellas de Coca-Cola y similares, no es el primer intento del Grupo en esa estrategia. Dos años antes, en un artículo publicado en Nature Chemistry ya describían la ruptura selectiva de membranas celulares mediante otro polímero, en este caso un policarbonato de complicada estructura, biodegradable, biocompatible, baja toxicidad y capacidad de ser diseñados a medida para determinadas propiedades necesarias en el ámbito de su aplicación médica. Dicen en una noticia en la web de IBM que andan a la caza de Laboratorios interesados en el tema. A ver en qué queda.

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miércoles, 26 de febrero de 2014

El desembarco de los aditivos "naturales"

Este pasado lunes, la Biblioteca Bidebarrieta del Casco Viejo bilbaíno estaba a tope para escuchar la conferencia de José Miguel Mulet "Mitos, falacias y mentiras sobre la alimentación", aprovechando su visita a la capital del mundo para promocionar su libro "Comer sin miedo", cuya lectura os recomiendo vivamente, particularmente a aquellos de vosotros a los que os agobia el sentimiento de que todo lo que bebemos, comemos o respiramos nos está matando lenta y subrepticiamente, en un plan diseñado por gobiernos malignos que quieren limitar drásticamente la tasa de jubilados guapos, alegres y combativos.

En uno de los ejemplos que puso para ilustrar la denodada búsqueda de la población de todo aquello que implique alimentarse de productos libres de aditivos y conservantes, Mulet nos mostró dos etiquetas de pan Bimbo, una de un producto más o menos clásico, que lleva varios aditivos alimentarios con sus números E- correspondientes, y otra del último hito de la empresa, bien promocionado por Eduardo Punset bajo epígrafes como 100% natural. Mulet nos enseñó cómo manejan estas empresas, para su provecho, las normativas de Agencias que controlan estos aspectos (como la Agencia Europea de Seguridad Alimentaria, EFSA).

Y así, el pan más o menos antiguo, llevaba en su composición ácido propanoico, un potente agente contra la formación de ese moho tan característico del pan de molde que lleva días en su envase. Ese ácido, que responde a la etiqueta E-280 como aditivo alimentario según la normativa de la CE, es un aditivo sintético cuyo mayor productor es BASF a partir de la oxidación de un aldehído, el propanal. Para sustituir ese aditivo "impresentable" en un producto 100% "natural", los estrategas de Bimbo han recurrido a un bicho, el Propionibacterium shermanii, una subespecie del Propionibacterium freudenreichii, muy usado por los fabricantes de queso Gruyère o Emmental para dar a sus productos esos agujeros tan característicos que les diferencian de otros. Pues bien, el P. shermanii es capaz de actuar sobre la fibra de pan y generar ácido propanoico, el mismo E-280 que se usaba en las viejas recetas de Bimbo para impedir el crecimiento del moho. Pero ha sido obtenido "in situ", por algo tan natural como una bacteria. Y ello permite al fabricante poner en la etiqueta "contiene microrganismos naturales (L. brevis, P. shermanii)" y el 100% natural tan buscado.

Esta no es la única treta que pueden usar los fabricantes para estampar sin complejos esas etiquetas. Aunque solo establecida para aromas e ingredientes aromatizantes (reglamento 1334/2008), la normativa europea establece que para que un aditivo de ese tipo pueda conceptuarse como natural en el etiquetado debe cumplir una triple condición: debe ser una sustancia química que exista en la naturaleza, como la vitamina C, la vainilla o la cafeína. La materia prima de la que se obtenga esa sustancia no puede ser sintética, sino que también debe darse en la naturaleza, como las naranjas, la orquídea de vainilla o el café. Y, finalmente, para obtener el aditivo final a partir de esa materia prima, no deben emplearse métodos que impliquen el empleo de productos químicos (curiosa definición donde el agua o el alcohol no se incluyen).

La creciente demanda de productos "todo natural" o "sin aditivos ni conservantes", está haciendo que las empresas se estrujen la sesera a la búsqueda de estrategias como las descritas. En un reciente artículo de Melody M. Bomgardner en el Chemical Engineering News, fechado el 10 de febrero, se trazaba un interesante panorama de lo que se está cociendo a estos efectos. Y os voy a contar algunos  casos.

Mars, el fabricante de esos caramelitos M&M que Obama regaló a Rajoy en lugar de apoyar explícitamente los brotes verdes de nuestra economía, acaba de obtener el permiso de la FDA para teñir de azul sus golosinas con un colorante obtenido a partir de un extracto de espirulina, obtenida a su vez con el concurso de la cianobacteria Arthrospira platensis. El extracto acuoso de la espirulina contiene una molécula llamada ficocianobilina, un colorante soluble en agua que, junto con la clorofila, da a las algas sus tonos azul-verdosos. Toda una pica en Flandes, porque el color azul no es fácil de obtener a partir de productos con los que nos regala la Naturaleza.

Un colorante rojo por excelencia es el carmín. Extraído del abdomen de las hembras de la cochinilla, un parásito de cierto tipo de cactus, obtener el colorante en cuestión supone matar al bicho amén de unas serie de extracciones y precipitaciones que implican sales de aluminio y disolventes orgánicos. Así que el bicho será muy natural pero el proceso no se aviene a la normativa europea. Pues bien, ya hay gente buscando una ruta al carmín basada en un proceso de fermentación llevado a cabo por ciertos microorganismos.

Pero no solo de colorantes vive la empresa alimentaria. Por ejemplo, la demanda de vainilla en todo el mundo es muchas veces mayor que que la que se puede obtener a partir de la orquídea de la que se puede extraer, en un proceso adecuado al término "natural". Así que el 99% de las cosas que saben a vainilla, deben su sabor a la vainillina o vanilina, una sustancia sintética, cuyo mercado está controlado en una gran parte por el gigante Solvay. Pues visto lo visto, la compañía ha empezado ya a instalar plantas piloto para producir la versión "natural" de ese aditivo a partir de la fermentación mediante levaduras de una sustancia conocida como ácido ferúlico, que se extrae de un subproducto del aceite de arroz.

Y, para acabar, y en relación con la reciente entrada de la Stevia, un ejemplo representativo de los nuevos edulcorantes que se nos vienen encima. Cargill, que vende Stevia bajo la marca Truvia, ha decidido obviar el problema que detecté con mis jubilados y, al mismo tiempo, atacar el sabor amargo del glicósido (Rebaudiósido A) que se vende en este momento. De nuevo recurriendo a la fermentación con levaduras, Cargill está consiguiendo obtener cantidades importantes de otro de los glicósidos, minoritario en la planta Stevia. Aparte del origen natural indiscutible (al menos con la normativa europea), ese nuevo glicósido es más dulce que el que ahora se vende como E-960.

Como veis esto se mueve, aunque la pregunta del millón es si con tanto bicho implicado la gente no se mosqueará tanto o más que con los dichosos números E, que solo están ahí para asegurar la seguridad del aditivo. Además, es muy probable que la "nueva tecnología" resulte más cara. Y finalmente, y esto es de mi cosecha, un rojo cochinilla obtenido por fermentación y convenientemente estudiado con ratones para establecer su toxicidad, ¿no dará los mismos peligros potenciales que el carmín de toda la vida?. Pienso seguir de cerca este asunto, que me tiene entre cabreado (por cómo hemos perdido el Norte) y divertido (por cómo se va a complicar la vida a los quimiofóbicos que ven peligros en cada esquina). 



Me temo que esto va a continuar para rato.

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jueves, 20 de febrero de 2014

El Prof. Mans y las aguas radioactivas

Ahora que ando cerca de las 400 entradas y del octavo cumpleaños de este Blog, es bueno echar la vista atrás y recordar cómo se inició esta aventura. Y entre las muchas cosas que me incitaron a ella, el libro del Profesor Claudi Mans, "Tortilla quemada", tiene un lugar destacado. Publicado en noviembre de 2005, época en la que el Búho ya rumiaba lo de tener un Blog y en la que andaba muy implicado con Juanmari Arzak y sus huestes en mostrarles ciertos trucos químico-físicos aplicables a la cocina, el libro no me interesó sólo por eso sino, sobre todo, por su claro carácter divulgador de la Química que hay en nuestra vida cotidiana.

Luego me he divertido mucho con su libro "Sferificaciones y macarrones" del año 2010,  más centrado en la Química que rodea a todo lo que nos llevamos al coleto en el mundo de hoy. Y, ayer, me lo pasé bomba con este post que debéis leer, como si fuera mío, so pena de ganaros una colleja virtual y que ilustra cómo las modas condicionan lo que nos venden para comer y beber. Y como muestra que azuce vuestro interés por ese post, no teneis más que leer lo que pone en la foto (podéis pinchar en ella para verla mejor) que encabeza este comentario, debajo del título AGUA IMPERIAL. Pues sobre la radioactividad de las aguas de mesa de principios de siglo, certificada en muchos casos por el sempiterno Laboratorio del Doctor B. Oliver y Rodés, va el post de mi admirado Prof. Mans. ¡Que lo disfrutéis!.

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martes, 4 de febrero de 2014

Penalidades de un divulgador

Llevo unos días un tanto desazonado tras mi reciente charla en una activa y poblada asociación de jubilados de mi ciudad. Es el segundo año que me invitan, me cuidan como un caballo de carreras y tengo la sensación de que, en general, he generado como divulgador más adhesiones que rechazos. Así que, personalmente, no tengo queja alguna. Pero en la charla a la que hago mención se produjo un hecho que, para mi, no es sino el reflejo de que, por mucho que nos empeñemos unos cuantos, vamos a tener serios problemas para dar la vuelta a la marea quimiofóbica imperante.

Mi charla se titulaba "Concentración y toxicidad de productos químicos naturales y sintéticos". Nada que los seguidores de este Blog no conozcan. Desgrané diapositivas sobre la extremada sensibilidad de las técnicas analíticas que usamos los químicos, para llegar a detectar (y cuantificar) cantidades de sustancias químicas que lindan casi lo imposible en la sangre y la orina de los personas, en el aire, en los ríos y mares. Introduje conceptos como la dosis letal al 50% de una sustancia y empleé mucho tiempo en explicar cómo se evalúa la Dosis de Ingesta Admisible (ADI) o cantidad de una sustancia que las Agencias que velan por nuestra salud entienden que podemos ingerir diariamente, a lo largo de toda nuestra vida, sin peligro para la salud.

Puse ejemplos extraídos de este Blog como el caso del glutamato que, considerado como un agente global de exterminio, está sin embargo, de forma natural y en cantidades importantes, en algunos quesos y en la leche materna que los tiernos bebés ingieren desde su nacimiento. Hablé del reciente bluf científico-periodístico de las botellas de agua mineral conteniendo nicotina o la muy reciente revisión de la EFSA del aspartamo. Y usé, para terminar, el caso de otro edulcorante (la Stevia o E-960 en la lista de aditivos alimentarios de la UE) del que no he hablado mucho en este Blog porque otros blogueros a los que considero mis referentes, como es el caso de los Profesores C. Mans o J.M. Mulet, lo hicieron rápida y eficientemente tras la aprobación del mismo en Europa a finales del 2011.

En la charla les expliqué el origen del edulcorante en una planta, la Stevia Rebaudiana, empleada como planta medicinal y como forma de endulzar bebidas y medicinas por el pueblo guaraní y otros desde hace siglos. Mostré fotos de la planta, de las hojas troceadas y de las hojas secas, insistiendo en que mascarlas o añadirlas tal cual a infusiones o preparados podían servir para endulzar los mismos. Así mismo, les mostré productos como esta botellita que podeis comprar en Amazon y que no es sino una infusión de las propias hojas de la planta, similar al líquido que obtenemos al hacer una infusión de café, te o manzanilla. Una gota de la infusión es suficiente para endulzar nuestros brebajes. Expliqué que también se vende Stevia en forma sólida, productos derivados de evaporar el agua de esas infusiones, como el polvo contenido en este bote.

Finalmente expliqué que tanto la FDA americana como la EFSA europea han preferido dar el OK, como aditivo alimentario seguro, a productos que contengan más de un 95% de uno de los componentes presentes en ese extracto sólido del bote. Ese componente es el llamado Rebaudiósido A, una sustancia casi 300 veces más dulce que el azúcar. La razón esgrimida por ambas agencias es que el sólido derivado de una infusión de Stevia contiene otras sustancias, entre los que hay algún alcaloide, sobre las que existen dudas en cuanto a efectos nocivos para la salud, problemas que no se dan en el citado Rebaudiósido A que es reconocido por la FDA como GRAS (Generally Recognize As Safe). Para obtener esa sustancia con alto nivel de pureza a partir del extracto acuoso de la planta, algunas empresas lo hacen por procesos de cristalización que implican el empleo de metanol o etanol. En otros casos se emplean procesos de extracción en columna, seguidos de procesos de purificación por nanofiltración.

Llegado a este punto de mi charla, en el que la pantalla mostraba a mis amigos jubilados las diferentes presentaciones de la Stevia desde la hierba al aditivo E-960, les hice una pregunta directa: ¿Qué término habría que aplicar a la Stevia vendida como E-960 en Europa: natural o artificial?. Y ahí empezaron mis penalidades. La mayoría de los que se atrevieron a contestar (y no fueron pocos) eligieron la opción artificial. Aunque tengo que aclarar que preparado para el fiasco iba. Documentándome para la charla encontré que, en ciertos ambientes proclives al "modo de vida natural", esa es la reacción que está emergiendo, tras un tiempo en el que se consideraba a la Stevia como el sustituto no energético "natural" por excelencia al cada vez más denostado azúcar. En esta página web tenéis un ejemplo de ello. Y la cuestión parece estar en ese procesado al que se somete al extracto seco derivado de la planta para concentrarlo en el componente que las Agencias han aprobado finalmente.

Así que tuve que sacar mis armas más contundentes y con cara de profe molesto al que sus estudiantes no han entendido nada, les expliqué en términos fingidamente airados que, por las mismas razones, un solomillo a la plancha es un producto artificial, en tanto que "procesado" gracias al calor aplicado y a las nuevas moléculas que resultan de las reacciones (de Maillard) que dicho calor provoca y que le confieren colores, sabores y aromas diferentes del solomillo de partida. Alguno pareció recular y algún otro se lo habrá pensando con posterioridad, pero algún día de estos voy a tirar la toalla y decir aquello de "aparta de mí este cáliz".

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viernes, 31 de enero de 2014

Mucha "nanomúsica" en las hojas de las flores

Ya os decía hace poco que, a veces, no reconozco mi verbo fluído en algunos de los párrafos de las entradas de mi Blog. Es más, otras veces no me acuerdo ni de haber tratado ciertos temas. Y esto es lo que me ha pasado entre ayer y hoy cuando, organizando material para este post, me he dado cuenta de que, sobre el asunto del que quería escribir, ya os había ilustrado en unas breves líneas contenidas en una entrada del 28 de abril de 2008 (nada más y nada menos). Ello me va a privar de hacer una introducción como la que ya tenía en la cabeza, pero no de escribir la entrada pensada. Porque también de actualizaciones se vive en los Blogs y la que ahora voy a contar está recién salidita del horno de una revista de prestigio.

En otra entrada aún más antigua que la arriba mencionada (enero de 2008), hablábamos del llamado "efecto Loto" o "efecto flor de loto", referido al hecho de que las hojas de dicha flor tiene una superficie que presenta una gran repulsión por el agua (lo que en jerga técnica se conoce como superficies superhidrófobas). Ello resulta en que las gotas de agua que se depositan sobre las hojas adoptan una forma casi esférica (técnicamente ángulos de contacto superiores a 150º). Una ligera inclinación de la hoja hace que la gota ruede perfectamente por la superficie, arrastrando partículas que pueda haber sobre ella (polvo, por ejemplo) y ejecutando un "efecto autolimpiable". Una simulación de este comportamiento la podéis ver en este bonito y corto vídeo (solo dura medio minuto) colgado en YouTube, en el que se aprecia la estructura de la superficie sobre la que rueda la gota que, como voy a explicar, juga un papel fundamental en este comportamiento.

En la entrada de abril de 2008, sin embargo, os comentaba brevemente que una situación diferente se produce en los pétalos de rosa (que no hay que ser muy original para bautizar como "efecto pétalo de rosa"). La superficie de esos pétalos también es superhidrófoba y las gotas, como veis en la foto que ilustra este post, adoptan igualmente formas cuasiesféricas pero, en este caso, no ruedan cuando se les somete a inclinaciones. Es más, en determinados tamaños de gota, se puede voltear el pétalo y la gota de agua sigue tan pichi, anclada al pétalo.

En los últimos años, se han publicado bastantes artículos que, inspirados en ese comportamiento que se da en la Madre Naturaleza, han tratado de reproducirlo en el laboratorio, empleando como soporte superficies de materiales convencionales como metales o plásticos. El truco está en conferir a esas superficies, de forma deliberada, una rugosidad en forma de estructuras tipo cono o tronco parabólico, cuya altura sobre la superficie del material es de unos pocos nanometros. Estas estructuras así creadas pasan desapercibidas al ojo humano y, como en el caso de la flor de loto y en los pétalos, son solo visibles mediante el empleo de las más sofisticadas técnicas de microscopía de las que disponemos ahora. Se trata de un ejemplo más de cómo dichas técnicas nos están enseñando cosas a niveles de lo pequeño que no habíamos visto antes y que han cristalizado en nuevos conocimientos en los que se sustentan nuevas aplicaciones hasta ahora impensables.

En muchos de los artículos a los que hago mención en el párrafo anterior, se han conseguido sorprendentes resultados que imitan a la Naturaleza en los comportamientos descritos. Resultados que han servido, además, para generar otros, de corte más académico, en los que se proponen modelos y teorías que explican tan dispares comportamientos de dos superficies que comparten un muy parecido carácter superhidrófobo (modelos en los que no entraré para no aburrir). Pero la mayoría de los productos obtenidos en esos trabajos lo han sido a pequeña escala, con limitadas posibilidades de llevarlos a un nivel que pueda resultar interesante para su comercialización.

Eso parece cambiar en un trabajo que acaba de publicar una conocida revista sobre temas de superficies [Langmuir 2014, 30 (1), pp 325–331], en el que cuatro investigadores de Singapur, con nombres que a uno le hacen parecer tartamudo, nos anuncian que han conseguido imitar el efecto pétalo de rosa en láminas de un polímero convencional, el policarbonato, ampliamente empleado en fabricar CDs y DVDs, cascos para motoristas y, antes del lío del Bisfenol A, hasta biberones irrompibles. Y lo que es más importante, mediante un método conocido como nanolitografía, que permite producir estos materiales de forma continua como quien produce hojas de periódico.

Me voy a atrever a colgar un vídeo donde se demuestra lo que ocurre con una gota de agua depositada sobre esas superficies. Pero no estoy seguro de que todo el mundo lo pueda ver, ya que pende de la web de una revista científica en principio de pago.


Si llego (y no me aburro del Blog), ya os haré una nueva actualización allá por el 2020.

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