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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Revolución en la tecnología química

Revolución en la tecnología química - podcast Quilo de Ciencia - CienciaEs.com

Desde los tiempos de la alquimia, los estudiosos de la materia han intentado transformarla

Puede que nos sorprendamos por los aparentemente milagrosos avances tecnológicos aunque, en el fondo, la tecnología no sea otra cosa que la manipulación de la materia obedeciendo sus propias leyes. Solo es tecnológicamente viable lo que es naturalmente posible, es decir, lo que está de acuerdo con la Naturaleza.

Aunque todo lo tecnológicamente posible siga las leyes de la Naturaleza, no todo es igual de tecnológicamente probable. En otras palabras, existen tecnologías más fáciles y, por consiguiente, más económicas que otras. Investigar en métodos menos costosos y más eficaces para conseguir el mismo objetivo resulta, por ello, útil. Investigar para conseguir manipular la materia y crear objetos o moléculas jamás antes creadas es aun más interesante.

La imagen mental que solemos evocar cuando nos hablan de tecnología es, probablemente, la de un teléfono móvil, un ordenador, o tal vez un automóvil o un robot. Rara vez pensamos en una nueva molécula, un nuevo fármaco o una nueva fibra textil. Sin embargo, se trata aquí igualmente de tecnología, no electrónica o mecánica, sino química en este caso, una tecnología que, aunque algo olvidada, es extremadamente importante para nuestra civilización.

Desde los tiempos de la Alquimia, los estudiosos de la materia han intentado transformarla. Hoy, los químicos son capaces de realizar la síntesis de complicadas moléculas con propiedades que, aunque asombrosas en muchos casos, no son mágicas, sino que emanan de la organización en el espacio de los diversos átomos que forman la materia. Así, los mismos átomos que componen una molécula de glucosa, ordenados en el espacio de otra manera, pueden dar lugar a moléculas diferentes con propiedades distintas. Por esta razón, la síntesis química es una de las ramas de la tecnología química más importante. Se trata de desarrollar procedimientos que permitan la generación de nuevas moléculas, algunas de las cuales pueden ser fármacos antitumorales o nuevos y eficaces antibióticos.

Los procedimientos de síntesis de moléculas complejas son, la mayoría de las veces, muy complicados y engorrosos. La razón es que suelen necesitar de muchos pasos concatenados. Cada paso se produce con un rendimiento parcial, es decir, no todos los reactivos se convierten en el producto deseado al 100%, por lo que cuantos más pasos sean necesarios, menor suele ser el rendimiento total del procedimiento. Por otra parte, a medida que la complejidad de los productos intermedios va creciendo, estos se hacen más susceptibles a la degradación o a sufrir reacciones químicas colaterales indeseadas. Para evitar estas últimas, es a menudo necesario realizar operaciones de protección molecular, las cuales implican reacciones químicas adicionales, necesarias para evitar las reacciones indeseadas.

Lugares inaccesibles.

Debido a estas dificultades, los métodos actuales no permiten conseguir la síntesis de todas las moléculas que son posibles de acuerdo a las leyes de la Naturaleza. En otras palabras, algunas moléculas son, hoy por hoy, lugares del vasto espacio de posibilidades químicas permitido por la Naturaleza a los que no podemos llegar.

Afortunadamente, un importante avance, publicado en la revista Nature por investigadores del centro de investigación Scripps, de La Jolla, California, va a permitir la síntesis, antes imposible, de nuevas moléculas. El descubrimiento permite acceder a nuevos lugares del espacio químico antes inaccesibles, de una manera simple, barata y utilizando condiciones de reacción muy suaves, lo que dificulta que las moléculas de interés reaccionen de manera indeseada.

El secreto de esta nueva tecnología química reside en conseguir la formación de un nuevo enlace entre dos átomos de carbono pertenecientes a dos moléculas diferentes, lo que da lugar a la generación de una nueva molécula más compleja. Las dos moléculas que reaccionan deben pertenecer a una clase particular de moléculas orgánicas, muy común, denominadas alquenos, que se caracterizan por poseer enlaces dobles entre los átomos de carbono que las forman. A esta clase de moléculas pertenecen, por ejemplo, los ácidos grasos omega tres. Son estos enlaces dobles los que se rompen para formar uno nuevo entre las dos moléculas reaccionantes.

Llevar a cabo este novedoso tipo de reacción de síntesis molecular ha sido posible gracias al desarrollo de un nuevo catalizador basado en un átomo de hierro, muy eficaz y barato. Como sabemos, los catalizadores aceleran las reacciones químicas que, en su ausencia, resultarían demasiado lentas como para ser rentables.

Para demostrar las posibilidades de su nuevo método de síntesis, los investigadores no solo utilizan medios convencionales de reacción, sino que hacen reaccionar a las moléculas que desean en líquidos como la cerveza, el vino, la ginebra o el vodka. El hecho de que la síntesis pueda proceder correctamente en mezclas moleculares tan complejas como las de esos licores demuestra que el procedimiento es muy fácil y no sufre de interferencias indeseadas.

Los investigadores sintetizan así 60 compuestos, de los cuales 54 son moléculas nunca antes sintetizadas por métodos clásicos, debido a su dificultad o incluso imposibilidad de síntesis. Son resultados impresionantes que prometen la obtención de nuevos materiales y fármacos, y tal vez un premio Nobel de Química para sus descubridores.

Referencia: Julian C. Lo et al. (2014). Functionalized olefin cross-coupling to construct carbon–carbon bonds. Nature 516, pp. 343–348 (18 December 2014). doi:10.1038/nature14006

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda

Circunstancias encadenadas. Ed. Lulu

Circunstancias encadenadas. Amazon

Una Luna, una civilización. Por qué la Luna nos dice que estamos solos en el Universo

One Moon one civilization why the Moon tells us we are alone in the universe

Adenio Fidelio

El embudo de la inteligencia y otros ensayos


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