El padre de los motores moleculares: "Sí, ya ha habido alguna carrera de nanocoches"

Hace 30 años, el químico neerlandés Ben Feringa trabajaba en la petrolera Shell. "Nuestras industrias llevan un siglo basándose en el petróleo, es necesario repensar todos estos conceptos, ¿podremos hacerlo? Por supuesto, no ocurrirá usando menos materiales, ya estamos acostumbrados a la sociedad moderna", reflexiona en conversación con Teknautas. "Sólo ocurrirá con materiales mejores y más inteligentes".

Feringa ganó el Nobel de Química en 2016 —junto a Jean-Pierre Sauvage y Fraser Stoddart— precisamente por vislumbrar algunos de estos materiales, basados en nano-motores y capaces de moverse, rotar y, en definitiva, ofrecer respuestas dinámicas y no estáticas, a los grandes problemas del siglo XXI. Tras salir de la industria de los hidrocarburos a finales de los ochenta, Feringa recaló en la Universidad de Groningen y, poco a poco, los conceptos teóricos con los que soñaba comenzaron a hacerse realidad. Recientemente ha pasado por Valencia para formar parte del jurado de los premios Rei Jaume I.

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Pregunta: ¿Cuánto de su investigación es hoy una realidad y cuánto es aún ciencia ficción?

Respuesta: Todo el campo de las máquinas moleculares es aún bastante reciente. Nosotros hicimos el descubrimiento de los motores moleculares en 1999, exactamente hace 20 años. Pronto, mis compañeros y muchos otros investigadores en todo el mundo se centraron en cómo diseñar sistemas a escala nanométrica que puedan inducir el movimiento, una función mecánica. Esto es, de hecho, ciencia básica pero también nos dimos cuenta de que, una vez construyes cosas que se pueden mover, también eres capaz de hacer materiales con funciones dinámicas que respondan.

P: ¿En qué fase están?

Todavía nos llevará bastante tiempo. Por darle un ejemplo, diez años antes de los motores empezamos con los interruptores, ya sabe: adelante y detrás, ON y OFF. Esto está ya más desarrollado en cuanto a aplicaciones, ya estamos desarrollando fármacos inteligentes, medicamentos en los que puedes encender o apagar la actividad y ahora vamos hacia el siguiente paso, donde veremos cómo aplicarlo, pero esto también requiere mucho tiempo. Así que hicimos antibióticos con un interruptor, podemos activarlos usando luz, y también estamos intentando hacer lo mismo con fármacos para el cáncer. ¿Se imagina? Esto sería para terapias de precisión en el futuro. Ahora estamos haciendo estudios con animales.

Hicimos antibióticos con interruptor, podemos activarlos o desactivarlos usando luz

Con los motores moleculares creamos materiales que puedan cambiar de forma. Mis colegas en Estrasburgo cogieron un motor, lo pusieron en una fibra de polímero y han conseguido que pueda contraerse y expandirse. Recientemente, nosotros hicimos un músculo artificial, de un centímetro. Cuando se le irradia con luz se contrae, podría incluso coger con un pellizco un trozo de papel. Ahí es donde estamos. Estamos lejos de las aplicaciones reales pero estamos dando muchos pequeños pasos.

P: Cuando hicieron este descubrimiento obviamente no existía el problema que tenemos hoy con la resistencia a los antibióticos.

R: En efecto, por eso necesitamos enfocar el problema de formas totalmente distintas, aprovechando las ventajas de estas funciones dinámicas. Fármacos y antibióticos por un lado, pero también estamos mirando materiales inteligentes, por ejemplo revestimientos. Una ventana inteligente que se limpie a sí misma, o una pintura de coche que se auto-repare tras sufrir un rasguño, este es el tipo de producto en el que estamos pensando en estos momentos.

P: ¿Qué aplicaciones tienen ahora sus descubrimientos que usted nunca imaginó?

R: Nunca pensé en esta idea de James Tour en Houston, Texas, él cogio uno de nuestros motores, puso un fármaco dentro y taladró un agujero en una célula tumoral a través de la membrana, y logró realizar una cierta actividad antitumoral dentro. ¡Taladrar un agujero! ¿Puede imaginárselo? ¡Me pareció que era muy guay!

P: Supongo que este tipo de hallazgos estarán inspirando también a otros grupos de investigación a diseñar medicinas antitumorales específicas para ser instaladas en un nano-motor

R: La medicina es un área de la que podemos esperar más de los materiales sensibles, que puedan cambiar de forma, adaptarse... ese tipo de cosas. La robótica va a ser muy importante, con los robots blandos, robots pequeños, microrobots... y para eso tienes que imitar algunas de las funciones de tu cuerpo o de un pequeño organismo. Eso significa que tienes que hacer a esos robots sensibles al calor, a la luz, electricidad, lo que sea.

P: Ahora son capaces de encender o apagar esos interruptores moleculares de muchas formas, ¿pero cuál fue su primer candidato para activarlos?

R: Quizá debería contarle un poco sobre cómo comenzamos. A finales de los ochenta, cuando yo era un joven profesor en la universidad haciendo mis propias investigaciones, obtuve una beca para crear nuevos materiales. Y pensé "¿quizá pueda almacenar información a escala molecular, por ejemplo en el ojo?" Y había millones de estas moléculas que eran como interruptores, 0/1, 0/1 y pensé que quizá podría crear un sistema artificial de almacenamiento informático. Esta era la base, encender y apagar interruptores con luz, porque si lo haces con luz va muy rápido.

Durante diez años estuvimos con eso, hasta que uno de mis chicos descubrió que esas moléculas no estaban yendo adelante y atrás como un interruptor, sino que estaban girando 180º. Cuando descubrimos lo que pasaba, pensé, si lo hace dos veces, tenemos un círculo, y si tenemos un círculo, tenemos un motor. Así ocurrió. A partir de ahí comenzamos a construir muchas más cosas. Fue un poco accidental, serendipia.

P: Hombre, serendipia... primero hay que estar ahí trabajando en interruptores moleculares.

R: Y tienes que verlo, y darte cuenta.

P: Dado que inventó los nanomotores, tengo que preguntarle... ¿no ha participado nunca en una carrera de nanocoches?

R: Hmmm... yo personalmente, no, pero sí se han hecho.

P: ¿Todos esos nanocoches corren lo mismo?

R: No, tienen todos velocidades diferentes porque uno puede encontrar diferentes tipos de objetos moviéndose en una superficie. Las medidas que nosotros tomamos con un nanocoche fabricado en Zurich... esta gente del Instituto Empa sí que hicieron una carrera de nanocoches, se celebró en Toulouse, pero yo no estuve implicado porque no soy un científico de superficies como ellos, yo lo que quería era construir músculos artificiales y antibióticos con interruptor.

P: ¿En esto está trabajando ahora?

R: Sí, sí. Esta gente de la que hablo trabaja en condiciones de mucho vacío y a bajísima temperatura, pero yo estoy más interesado en hacer que las cosas se muevan a temperatura ambiente y condiciones normales, como en nuestros cuerpos. Eso es muy difícil. Construir nanocarreteras, igual que en los músculos tenemos nanofilamentos, para que los nanomotores puedan caminar por ellos.

P. ¿De qué están hechas esas carreteras?

R: Moléculas orgánicas que se alinean, con lo cual si depositas una gotita pasa a alinearse en las nanocarreteras, es precioso. Usamos cosas como la urea, que procede de nuestra orina, y funciona muy, muy bien en ese alineamiento. Así construimos una autopista. También construimos molinos para que giren en la superficie y recientemente hemos publicado en 'Nature Nanotechnology' algo muy excitante. ¿ha escuchado hablar alguna vez de los marcos metal-orgánicos?

P: ¿Los MOF?

R: Son estructuras cristalinas tridimensionales. Creo que en el futuro habrá un premio Nobel en este área. Mis chicos han desarrollado estructuras tridimensionales hechas con materiales porosos, y en cada pilar de esa estructura ponemos un motor. Así que tenemos un cristal con millones de estos pilares que le permite correr, rotar... así que al final puede ser utilizado como membrana o algo para transportar.

P: Conozco los MOF por Omar Yaghi, que inventó una caja capaz de obtener agua del aire del desierto.

R. Sí, sí, sí. Lo conozco, es maravilloso. Lo que hace nuestro MOF es que tiene todos estos motores dentro, así que cuando entra la luz empieza a rotar, es dinámico.

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P: ¿Y para qué sirve esto?

R: Para seleccionar las cosas, por ejemplo en una catálisis. Una molécula entra y otra sale.

P: ¿Se podría usar para reducir la contaminación?

R: Sí, podría ser un filtro para reducir la polución.

Pese a ganar el Nobel todavía tengo que pelear mucho para conseguir dinero y becas

P: Para usted, ganar el Nobel no significó una suerte de jubilación ni nada de eso, ¿verdad?

R: Noooo, no, no, no. Tenemos muchas ideas nuevas y trabajamos mucho en todos estos retos.

P: Pero sí que significaría más atención, que todo el mundo le hace más caso.

R: Sí, eso sí, pero todavía tengo que pelear mucho para conseguir dinero y becas. Eso no ha cambiado. Es verdad que ahora hay más gente joven que quiere venir a trabajar conmigo, pero por eso tengo que ser más restrictivo, porque mi laboratorio solo puede soportar a un número determinado de personas.