El Grupo de Nanobiomecánica de nanoGUNE dirigido por Raúl Pérez-Jimenez estudia la evolución de las proteínas desde el origen de la vida, así como los efectos que las fuerzas mecánicas pueden tener en ellas y su implicación en determinadas enfermedades.

El químico granadino Raúl Pérez-Jiménez ha llegado a nanoGUNE como investigador Ikerbasque después de haber pasado ocho años en la Universidad de Columbia, en Nueva York. Ha traído consigo una prometedora línea de investigación que estudia cómo las fuerzas mecánicas afectan a las proteínas en su entorno, algo que está relacionado con numerosos procesos biológicos incluidas enfermedades como el cáncer, las infecciones víricas y bacterianas, o el infarto de miocardio.

Al tirar del extremo de un ovillo de lana, se va desenrollando; pero si seguimos tirando cuando el hilo está ya tenso, se rompe. Que la lana se estire y se rompa es consecuencia de una fuerza mecánica. Algo parecido sucede a cada instante en todo lo que nos rodea, y en todo aquello que forma parte de nosotros. Desde la Tierra misma hasta los nanoelementos más diminutos de nuestro organismo, todo ‘funciona’, al menos en parte, gracias a la acción de las fuerzas mecánicas. Sin embargo, poco se ha investigado sobre cómo afecta la fuerza a los procesos biológicos más básicos.

“Es muy frecuente que proteínas que experimentan fuerzas mecánicas estén relacionadas con enfermedades; pero, paradójicamente, no se sabe mucho al respecto. Por un lado, porque no ha habido técnicas para estudiarlas y, por otro, porque tradicionalmente se han estudiado a nivel celular con ensayos más o menos establecidos que no consideran el componente mecánico”, explica Raúl Pérez-Jiménez, líder del nuevo Grupo de Nanobiomecánica de nanoGUNE. “La idea es medir y, sobre todo, intentar controlar el efecto de las fuerzas mecánicas en las proteínas, con objeto de generar nuevo conocimiento que pueda usarse para actuar sobre distintas patologías”, cuenta Pérez-Jiménez.

Pistas ancestrales

Una de las líneas de investigación que Pérez-Jiménez ha implantado en nanoGUNE se centra en el estudio de la evolución de las proteínas, desde el origen de la vida hasta nuestros días. Se trata de un campo científico novedoso en el que el químico granadino ha participado desde el inicio. De hecho, Pérez-Jiménez fue uno de los científicos del grupo que resucitó en el laboratorio proteínas de más de 4.000 millones de años, un trabajo de investigación publicado en 2011 en la prestigiosa revista Nature Structural & Molecular Biology y que sigue dando frutos, tal y como se muestra en un nuevo artículo publicado este mes de agosto en la revista Structure. Es un viaje en el tiempo llevado a cabo por medio de técnicas mbioinformáticas. A partir de secuencias de proteínas modernas, los científicos construyen relaciones filogenéticas —de parentesco— de las que se puede derivar la secuencia de los ancestros. Estas proteínas ancestrales aportan información muy valiosa acerca de la evolución de la estructura de proteínas y, por si esto fuera poco, poseen propiedades únicas que ayudan a entender mejor a sus descendientes modernos. La combinación de la biomecánica con la resurrección de proteínas ancestrales posee el potencial de crear nuevas proteínas que pueden ser de gran utilidad tanto en medicina como en biotecnología.

El reto de la mecanofarmacología

Las proteínas resucitadas por los investigadores eran tiorredoxinas, enzimas que actúan como antioxidantes y se encuentran en todos los organismos vivos. Pérez-Jiménez conoce bien esta enzima, y se ha planteado el reto de seguir tirando del hilo. La tiorredoxina está implicada en diferentes enfermedades, desde una simple inflamación hasta el SIDA, algo que la hace especialmente interesante. Tanto en el caso de la tiorredoxina como en el de otras muchas proteínas relevantes para nuestra salud, su función se ve alterada por el efecto de fuerzas mecánicas. Partiendo de esta premisa, el Dr. Pérez-Jiménez está poniendo en marcha una nueva línea para el estudio de la tiorredoxina y de otras proteínas afectadas por dichas fuerzas. Esta nueva línea tiene en el horizonte el reto de poder controlar el efecto de las fuerzas mecánicas mediante moléculas mecanoactivas, lo que se denomina mecanofarmacología.

Para lanzar la investigación en este campo, cuentan con el equipamiento más avanzado: dos microscopios de fuerza atómica de última generación, únicos en su clase, y de los que no existía ninguno en el país. Estos instrumentos permiten aplicar fuerzas muy pequeñas, del orden de los piconewtons, sobre las proteínas. “Una proteína es una molécula formada por una cadena lineal de aminoácidos que en estado de reposo está plegada como un muelle o un ovillo de lana. Lo que hacemos es colocar un extremo de la cadena en una superficie y unir el otro con una punta situada en el microscopio. Después aplicamos la fuerza deseada, y tiramos de la proteína. Este proceso nos proporciona información inalcanzable hasta hace muy poco tiempo, y que puede ser de gran utilidad”, explica Pérez-Jimenez.

Actualmente, la medicina es cada vez más ‘nano’, y las soluciones más innovadoras se buscan y encuentran en la nanoescala. “Las enfermedades suelen afectar a tejidos, células y finalmente a moléculas —explica el nuevo investigador de nanoGUNE—, y nuestro objetivo es comenzar con el estudio a nivel molecular de las fuerzas mecánicas para descubrir nuevos procesos que puedan ayudar en el desarrollo de nuevos fármacos”. “Soy optimista, pero también realista, y reconozco el esfuerzo que todo ello supone. Nuestro objetivo, a diez años vista, es que podamos desarrollar en nanoGUNE nuevas técnicas basadas en fuerzas mecánicas que puedan tener una aplicación en determinadas patologías médicas”, concluye Pérez-Jiménez.

Las becas serán de 3.000€ para todo el periodo del máster y no serán compatibles con otras ayudas o fondos que cubran el mismo fin. Los interesados deberán estar pre-inscritos y aceptados en los másteres mencionados para poder optar a estas ayudas. Los candidatos encontrarán toda la información sobre la oferta de proyectos de máster y el proceso para solicitar la beca siguiendo este enlace.

Además de las becas, nanoGUNE ofrece a los estudiantes de máster, de cualquier titulación de máster oficial, la posibilidad de desarrollar la tesis de máster dentro de uno de sus grupos de investigación.

El Premio Enrique Pérez Payá de la Sociedad de Biofísica de España está destinado a reconocer la labor en el campo de la Biofísica de un científico menor de 40 años que desarrolle su actividad en España. El premio está patrocinado por BCN Peptides y Prima-Derm, con una dotación de 1500€ y se consideran aportaciones en cualquiera de las áreas de la Biofísica.

La concesión del premio lleva acompañada la obligación de dar una charla en el 5th International Iberian Biophysics Congress que se celebrará en Oporto del 15 al 17 de Junio. Raul Perez-Jimenez será presentado por el Presidente de la SBE. Al final de la conferencia se le hará entrega de una placa conmemorativa y del premio.

Los combustibles fósiles suponen más del 80% de la energía consumida en el mundo. Desde las crisis energéticas de los años 70 y luego en la década de los 90, cuando surgió la preocupación por el efecto invernadero, la búsqueda de fuentes alternativas de energía ha sido constante. El hidrógeno ha sido un candidato particularmente popular ya que su combustión sólo produce agua. La biotecnología tiene una posición privilegiada para explotar esta fuente de energía alternativa. Una de las posibilidades es el uso de las enzimas llamadas hidrogenasas que se encuentran en diversos microorganismos que viven en ecosistemas anaeróbicos, por ejemplo, algunas bacterias que viven en la tierra y en el tracto intestinal de los animales, o algas unicelulares.

Las hidrogenasas catalizan la conversión de los protones en las moléculas de hidrógeno (H₂), cuya combustión libera energía que puede ser utilizada, por ejemplo, en pilas de combustible y, por tanto, ser parte de dispositivos biotecnológicos. El sitio activo que cataliza esta reacción contiene iones metálicos (hierro, o hierro y níquel). Las hidrogenasas que contienen únicamente hierro son las más activas para la producción de moléculas de hidrógeno. Su sitio activo —llamado cluster-H— es sumamente complejo y está escondido dentro del núcleo de una proteína de gran tamaño. Uno de los principales problemas para el uso de las hidrogenasas en las aplicaciones biotecnológicas es que cuando se llevan a las condiciones aeróbicas de un biorreactor (con una presión normal de oxígeno), el oxígeno molecular degrada su sitio activo. La comprensión del mecanismo del proceso de degradación del cluster-H es, por tanto, esencial para diseñar una pila de combustible basada en hidrógeno. Sin embargo, los estudios realizados hasta ahora no habían sido concluyentes.

Para resolver este dilema, un equipo internacional de investigadores ha combinado experimentos, simulaciones moleculares y cálculos teóricos. A través del uso de métodos electroquímicos, los investigadores han medido con precisión las diferentes etapas de la reacción implicadas en la degradación de las enzimas. Han estudiado la dependencia de estas tasas en parámetros experimentales como el potencial del electrodo, el pH, el intercambio H2O/D2O y la mutación de aminoácidos específicos en la proteína. Los resultados confirman las predicciones de los cálculos teóricos. Por un lado, las simulaciones de dinámica molecular, realizadas por el investigador Ikerbasque de nanoGUNE David de Sancho, muestran los túneles que el oxígeno sigue para llegar al sitio activo de la proteína, un paso necesario para la degradación y la identificación de posibles puntos conflictivos para el bloqueo de estos túneles de acceso. Por otro lado, la teoría del funcional de la densidad se ha utilizado para esclarecer los productos de reacción y evaluar las constantes de velocidad para cada una de las etapas de la reacción.

El estudio, publicado el 22 de agosto en la revista Nature Chemistry ha permitido caracterizar de forma inequívoca las complejas reacciones que se producen en estas grandes macromoléculas biológicas mediante el uso de una innovadora combinación de métodos computacionales y experimentales. “A pesar de que en las aplicaciones industriales existen aún grandes desafíos, este estudio abre nuevas vías para la explotación de las enzimas de los sistemas vivos de manera eficiente en la producción de la energía limpia”, dice De Sancho.

_{Representación de la molécula de gas avanzando hacia el sitio activo de la hidrogenasa}

El investigador Ikerbasque Raúl Pérez-Jiménez, del grupo Nanobiomecánica de nanoGUNE, ha dirigido una investigación en la que, partiendo de las secuencias genéticas de la proteína titina de animales actuales, han reconstruido el árbol filogenético de los tetrápodos (todos los animales con cuatro extremidades, que incluye mamíferos, saurópsidos, reptiles y anfibios), y la secuencia genética que tendría esta proteína en los ancestros comunes de estos grupos animales. Una vez obtenidas estas secuencias genéticas, han sintetizado una parte de las proteínas ancestrales, y estudiado sus propiedades mecánicas y químicas. Esto les ha permitido encontrar una relación entre las propiedades de la proteína y el tamaño de los animales, que han podido confirmar en el registro fósil de cada época. La revista científica Nature Structural & Molecular Biology acaba de publicar los resultados obtenidos por el grupo de nanoGUNE en colaboración con el CNIC.

Para la investigación eligieron más de treinta animales, de diferentes grupos taxonómicos y tamaños. “Ya se disponía del genoma completo de muchos animales, por lo que lo primero que hicimos fue construir un árbol filogenético con las secuencias de las titinas de una treintena de tetrápodos. Este árbol nos permitió calcular las secuencias más probables de la proteína titina de cuatro ancestros comunes de los grupos taxonómicos a los que pertenecen estos animales: los mamíferos placentados, de hace unos 100 millones de años, y el conjunto de mamíferos, de hace 170-180 millones de años; el ancestro común de los saurópsidos, que sería el ancestro común de todas las aves, los reptiles y también los dinosaurios, y vivió hace unos 280 millones de años, y el ancestro común de todos ellos, que sería el ancestro común de los tetrápodos, de hace unos 350 millones de años”, detalla Pérez-Jiménez.

Una vez tuvieron las secuencias, sintetizaron el fragmento más elástico de las proteínas en el laboratorio, y con un microscopio de fuerza atómica del que disponen en nanoGUNE pudieron medir la resistencia mecánica de cada una de las proteínas. Este aparato “permite, literalmente, tomar una proteína y estirarla, desplegarla mecánicamente utilizando fuerza, que es algo similar a lo que experimenta la titina en el músculo”, comenta el investigador. Así, pudieron comparar la resistencia o estabilidad de todas las titinas objeto de estudio. En ese estudio “nos dimos cuenta de que la estabilidad mecanoquímica de las proteínas dependía en parte del número de puentes disulfuro que presentara la titina, que son enlaces azufre-azufre entre dos residuos cisteína”.

Según pudieron observar, “las proteínas ancestrales eran más resistentes que las de los animales actuales, y tenían más puentes disulfuro que las modernas. Sin embargo, esta diferencia no era tan grande comparada con un animal pequeño como el pinzón”. Este hecho les hizo pensar que podía haber relación entre las propiedades mecanoquímicas de la titina y el tamaño de los animales. “Vimos una correlación bastante buena: los animales más grandes tenían proteínas menos estables, y los más pequeños proteínas más estables. Y esto nos permitió predecir el tamaño de los animales ancestrales”.

Una vez dedujeron el tamaño de los ancestros comunes, el grupo de Pérez-Jiménez los comparó con los registros fósiles y la bibliografía científica que había al respecto, y “pudimos ver que coincidían bastante, los ancestros de mamiferos, aves y en general tetrápodos eran realmente pequeños, de menos de 100 gramos; aunque, evidentemente, tenemos un margen de error inherente a las propias técnicas. Podría no ser sorprendente, ya que se puede considerar que es una información que ya se conocía, pero lo novedoso aquí es que no utilizamos un fósil, sino que partimos de una proteína reconstruida, una información puramente orgánica”, remarca el investigador.

Pérez-Jiménez considera que “lo interesante es que hemos visto esa evolución mecanoquímica, cómo ha ido cambiando la titina a lo largo de la evolución, y cómo hemos podido reconstruirla”. Estos resultados darán pie a seguir investigando. “Nos gustaría ver, por ejemplo, si esa correlación que existe con el tamaño es realmente global, si se da en todos los grupos animales”, concluye.

El martes, 19 de junio, recibimos a 11 estudiantes que van a realizar las prácticas en nanoGUNE este verano. El director del centro, Jose M. Pitarke les dio la bienvenida con una breve charla sobre el recorrido de nanoGUNE, a la que también acudieron las investigadoras e investigadores que dirigirán sus proyectos.

Los 11 estudiantes vienen de diferentes universidades, entre las que están la Universidad Pública del País Vasco (UPV/EHU), Tecnun, la Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). El programa de prácticas de verano de NanoGUNE les ofrece una experiencia real para que puedan conocer en qué consiste el trabajo de investigación y poder así decidir mejor sobre su futuro profesional.

El grupo de estudiantes colaborará y aprenderá en los diferentes grupos de investigación de nanoGUNE, como por ejemplo el de nanoóptica, nanodispositivos o nanomagnetismo. Durante dos meses, llevarán a cabo un proyecto siguiendo las técnicas y anotaciones de los investigadores de sus grupos.

Algunos de ellos comenzaron las prácticas a principios de mes y cuentan que, desde el principio, han estado muy involucrados en el trabajo de grupo. “La verdad es que hemos empezado muy de golpe, el primer día me llevaron ya al laboratorio”, comenta Amaia Ochandorena, estudiante de Bioquímica y Biología Molecular de la UPV/EHU.

Todos los estudiantes conocían CIC nanoGUNE de antemano y destacaron que, “es un centro de investigación importante” que “ofrece o trabaja con temas de mucho interés”.

Tanto a estos como a estudiantes de grado en general, nanoGUNE les ofrece la posibilidad de entrar en contacto con el centro para la realización de Trabajos Fin de Grado (TFG) o Trabajo Fin de Máster (TFM), para los que además publica una convocatoria de ayudas todos los años.

Este trabajo surge del afán innovador tanto de nanoGUNE como de SEAS, “la idea surgió por un interés propio y debido a nuestra continua búsqueda de aplicaciones de las tecnologías y materiales que se desarrollan en nanoGUNE. Existían trabajos publicados en los que se hablaba del uso de óxido de grafeno en superficies de metales expuestas a condiciones ambientales adversas y tuvimos la idea de hacerlo en los conos de altavoces. SEAS mostró gran interés desde el principio en esta idea”, apunta Pérez-Jiménez.

Ahí comenzó el trabajo de colaboración entre los ingenieros de SEAS y los investigadores de nanoGUNE que después de numerosas pruebas ha dado sus frutos. “Ya están en el mercado los primeros altavoces de gama alta cuyos conos tienen una superficie de óxido de grafeno. Un material que los hace más duraderos sin afectar las propiedades mecánicas de los altavoces e incluso mejorándolas”, señala. “Los altavoces se han probado in situ en lugares con mucha humedad en los que es frecuente que se produzca corrosión en este tipo de equipamientos, tales como Singapur y San Sebastián, y los resultados han sido muy positivos”, confirma el investigador de nanoGUNE.

A través de este programa, el centro vasco de investicación en nanociencia acogerá este verano en torno a diez nuevos estudiantes de 3º y 4º curso de Física, Química, Biología e Ingeniería. Durante un periodo de mes y medio o dos meses, los jóvenes colaborarán con investigadores de nanoGUNE en sus proyectos de investigación, en temas como los fenómenos de electrón/espín y magnetismo, óptica en la nanoescala, materiales en la nanoescala y nanobioingeniería, entre otros.

Los estudiantes interesados deben presentar su solicitud online para participar en el programa de prácticas de verano en la página web de nanoGUNE, y la fecha límite para hacerlo es el 16 de febrero. Toda la información relativa a la convocatoria está disponible en la página web de nanoGUNE (www.nanogune.eu)

Con el objetivo de poner la investigación científica y tecnológica de Euskadi al servicio de las personas, los centros tecnológicos y centros de investigación cooperativa (CIC) que integran la alianza Basque Research and Technology Alliance- BRTA están trabajando en colaboración con el tejido industrial, las autoridades sanitarias y las diferentes administraciones públicas en distintos proyectos para reducir el impacto de la crisis sanitaria generada por la COVID-19.

Bajo la coordinación de BRTA, se han detectado las necesidades generadas en el ámbito sanitario y se ha reforzado la cooperación entre los distintos centros tecnológicos para ofrecer una respuesta eficaz a esas necesidades, se han creado sinergias y se ha impulsado la colaboración en la actividad científica e investigadora de los diferentes agentes.

En definitiva, una alianza de centros de investigación que están desplegando su capital científico-tecnológico al servicio del sistema sanitario vasco para responder de la forma más eficiente posible a los distintos retos y necesidades que está planteando la pandemia. Un trabajo que se está desarrollando con la cooperación de los distintos laboratorios del ecosistema vasco de ciencia y tecnología aglutinado en BRTA, así como con la contribución de otros agentes y del tejido empresarial.

“Desde el primer momento, los centros de BRTA han mostrado su voluntad de poner su conocimiento y creatividad al servicio de nuestra sociedad en respuesta a la COVID-19”, según el director general de BRTA, Rikardo Bueno.

En este sentido, Bueno considera que la fortaleza de los centros “ha permitido aportar soluciones para paliar la falta de equipamiento sanitario, realizar más análisis de detección de virus, asegurar la actividad del sector primario y facilitar un regreso con garantías a la actividad diaria”.

“Muchas de estas contribuciones se han desarrollado de forma coordinada en colaboración entre los centros de la alianza, otros agentes como las empresas del cluster vasco de la salud y otras empresas industriales o de servicios. También ha contribuido la universidad y el sistema sanitario, con el apoyo del Gobierno Vasco y el grupo SPRI”, concluye Rikardo Bueno.

Los centros de BRTA vienen ofreciendo su apoyo en cinco grandes áreas de actuación: 1) el ámbito de las biociencias para el desarrollo de análisis, medios de transporte viral y tratamientos, 2) los respiradores y otras soluciones de respiración, 3) Big Data e inteligencia artificial, 4) cesión de instalaciones y equipos y 5) la seguridad alimentaria.

Biociencias para el desarrollo de análisis, medios de transporte viral y tratamientos

En el campo de las pruebas analíticas, el centro tecnológico NEIKER participa en el desarrollo de un test rápido para detectar la presencia del coronavirus. Para este proyecto, la entidad está aportando sus instalaciones y capacidades tecnológicas con el objetivo de desarrollar una prueba de detección rápida, fácil y económica, que pueda obtener resultados en menos de una hora y que presente una alta sensibilidad y especificidad. El papel de NEIKER consiste también en la asistencia técnica del proceso de desarrollo, que tendrá lugar en sus instalaciones de Nivel de Contención Biológica 3 (NCB-3) de Derio. El equipo de especialistas del Departamento de Sanidad Animal y de los Laboratorios de NEIKER aporta su experiencia en el campo de la respuesta inmune y de la biología molecular para optimizar el rendimiento de la técnica.

La entidad miembro de BRTA también está perfilando la puesta en marcha de pruebas mediante PCR a tiempo real, utilizando un protocolo del Instituto Pasteur. Esta solución podría ser de utilidad en el caso de que se produjese desabastecimiento de kits comerciales.

Por su parte, el centro tecnológico TECNALIA también está trabajando en el desarrollo de pruebas de diagnóstico rápido mediante PCR a tiempo real. Asimismo, la entidad está colaborando en la fabricación, desarrollo y control de calidad de medicamentos para la prevención y tratamiento de la enfermedad, que se encuentran en fase de ensayo clínico.

El centro tecnológico CEIT, junto a TECNALIA y bajo la coordinación de CIC biomaGUNE, está trabajando en la preparación de medios de transporte viral para las muestras que se toman a pacientes. Estos sistemas están integrados por una combinación de antibióticos preparados en el laboratorio, que sirven para trasladar con seguridad las muestras desde los centros hospitalarios hasta los laboratorios de análisis.

Con sede en el Parque Tecnológico de Bizkaia, el centro tecnológico GAIKER está desarrollando un kit ultrasensible y rápido como alternativa a las pruebas con PCR para la detección del SARS-CoV-2. El centro también participa en el desarrollo de dos tecnologías diferentes para la detección de anticuerpos por sobreexpresión del antígeno inmunogénico viral, de fácil uso y aplicación, en colaboración con CIC bioGUNE y NEIKER. También colaboran con la empresa InnovatekBi Krea en el desarrollo de nuevos tejidos y formulaciones para la fabricación de mascarillas de alta eficacia y duraderas.

En paralelo a estos proyectos de I+D, GAIKER está asesorando a empresas privadas y administraciones públicas sobre los criterios requeridos en la utilización de los distintos tipos de tecnologías de diagnóstico, y evaluando kits comerciales de diagnóstico de la COVID-19 disponibles en el mercado internacional. GAIKER también está siendo consultado sobre ensayos antimicrobiológicos y de biocompatibilidad de mascarillas para su certificación y homologación sanitaria, así como acerca de los tipos de materiales utilizados en la fabricación de hisopos y otros equipos sanitarios para la toma de muestras orientadas al diagnóstico virológico.

Finalmente, el equipo técnico e investigador de GAIKER también podrá colaborar en la preparación y dosificación de medios de transporte viral para muestras COVID-19, y para realizar análisis PCR para el diagnóstico de esta enfermedad.

Asimismo, el centro de investigación cooperativa en Biomateriales CIC biomaGUNE, con sede en el Parque Tecnológico de Donostia, ha puesto a disposición de Osakidetza sus laboratorios y a un equipo de 7 personas, que preparan más de 3000 unidades diarias de tubos de transporte viral de muestras COVID-19.

La entidad también ha enviado más de 16 propuestas de investigación de carácter urgente para la prevención, diagnóstico, tratamiento y monitorización de la enfermedad, que se encuentran actualmente bajo evaluación.

Desde el Parque Tecnológico de Bizkaia, el Centro de Investigación Cooperativa en Biociencias CIC bioGUNE, está llevando a cabo un proyecto que tiene como objetivo validar y desarrollar técnicas rápidas de diagnóstico serológico para el virus SARS-CoV-2. También está trabajando en el asesoramiento y validación de diversos procedimientos de laboratorio para la extracción automatizada de ARN en muestras humanas, así como los procedimientos de detección del ARN del virus usando PCR.

La entidad también está participando en una iniciativa centrada en establecer los grupos de riesgo frente a SARS-CoV-2 en el seno de la población activa y a identificar aquellos factores que podrían favorecer el desarrollo de inmunidad frente a SARS-CoV-2.

El cuarto proyecto de esta entidad está encaminado a la aplicación de nuevos métodos computacionales para caracterizar la respuesta inmune que define esta patología y a proponer estrategias y tratamientos que sean capaces de modular la cascada inflamatoria severa que la enfermedad provoca en algunos pacientes.

En estas iniciativas, CIC bioGUNE está trabajando con Atlas Molecular Pharma, NEIKER, GAIKER, BioEF, Osakidetza, Grupo Arquimea y la Universidad de Deusto.

Por su lado, el centro de investigación en nanociencias CIC nanoGUNE ha comenzado a trabajar en un proyecto de investigación que tiene el objetivo de crear un antiviral que inhiba la entrada del virus en las células. Este proyecto se está poniendo en marcha en colaboración con UPV/EHU, DIPC, el Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (IACT, CSIC-UGR)), IIS Biodonostia, el Centro Nacional de Biotecnología (CSIC), y biomaGUNE.

Respiradores y soluciones de ventilación

Para dar respuesta a la necesidad de soluciones de respiración, TECNALIA está llevando a cabo diversas acciones de apoyo a la industria para la fabricación de respiradores en colaboración con Hersill, fabricante líder del mercado español, a través del impulso de soluciones para aumentar la capacidad productiva de la empresa y solventar los problemas de suministro de algunas piezas. Para ello, ha ampliado su red de colaboración con empresas que les están dando soporte con la fabricación de los componentes críticos.

Mientras, CIC biomaGUNE trabaja en colaboración con la empresa Numiotech en la transformación y fabricación a gran escala de un respirador mecánico veterinario para su uso en pacientes afectados por las neumonías y complicaciones respiratorias generadas por la COVID-19. En este proyecto, la entidad está contacto con la Agencia Española de Medicamentos y Productos Sanitarios, el Hospital de Getafe, la Fundación Jiménez Díaz y Osakidetza, a través de Biodonostia.

El centro tecnológico TEKNIKER está participando en el diseño, desarrollo y fabricación de un dispositivo de ventilación para pacientes. En concreto, la entidad con sede en Eibar está trabajando en la creación de una solución que permita accionar automáticamente los resucitadores manuales denominados ‘ambu’ para que realicen las funciones de un respirador. Un ’ambu’ es un dispositivo manual que proporciona ventilación con presión positiva a aquellas personas que no respiran adecuadamente. La posibilidad de automatizar el accionamiento de esos dispositivos hará posible contar con respiradores que, aunque más artesanales, podrían cumplir una función vital en estos momentos.

El proyecto cuenta con la participación de las empresas Wanbat, Cisco, Omron, Martinena, Igus, Ingeteam, Haku, Licuit y Eper.

Desde Arrasate, el centro tecnológico IKERLAN está trabajando también en un estudio para comprobar la viabilidad del desarrollo de dispositivos de respiración mecatrónicos de emergencia en Euskadi. Este proyecto se está desarrollando teniendo en cuenta el ciclo completo del suministro de componentes, fabricación, montaje, certificación y homologación, aprovechando las capacidades de las empresas del sector salud ya existentes en Euskadi y combinándolas con la experiencia de desarrollo de nuevos productos mecatrónicos de IKERLAN.

Big Data e inteligencia artificial, al rescate de la salud

En el campo de la aplicación de las tecnologías de la información y la comunicación, IKERLAN, TECNALIA y VICOMTECH desarrollan un proyecto que consiste en la creación de una aplicación tecnológica basada en analítica de datos e inteligencia artificial para que, tanto las empresas como las instituciones, puedan gestionar la reactivación de las actividades laborales presenciales tras el fin del confinamiento de forma segura y maximizando la protección de las personas.

El objetivo de esta iniciativa es garantizar la vuelta a la normalidad de forma gradual y segura gracias al uso de modelos que permitirán evaluar el riesgo de propagación de la enfermedad.

El despliegue y validación de la aplicación se realizará en los centros de BRTA, pero estará a disposición del Departamento de Desarrollo Económico e Infraestructuras del Gobierno Vasco, como herramienta de ayuda para la reactivación de las empresas de Euskadi.

Además de colaborar en iniciativas de seguimiento clínico de pacientes y fórmulas para una reactivación segura de la actividad económica junto a IKERLAN y TECNALIA, el centro tecnológico VICOMTECH está apoyando diversas iniciativas empresariales.

En el ámbito de la monitorización y seguimiento, el centro tecnológico trabaja en soluciones de inteligencia artificial para hacer predicciones de riesgo de transmisión más precisas, teniendo en cuenta aspectos como síntomas, variables clínicas, antecedentes y evolución.

Desde el punto de vista socio-económico, el centro tecnológico está trabajando en soluciones Big Data para relacionar aspectos epidemiológicos con otros del ámbito social, económico y laboral con la misión de prevenir futuras crisis y definir escenarios de reincorporación al trabajo de manera segura.

Cesión de instalaciones y equipos

El centro tecnológico NEIKER ha realizado un inventario de infraestructuras disponibles para apoyar a la red sanitaria, ha cedido equipos al Hospital Universitario de Cruces y ha prestado 1.000 buzos de buzos de seguridad (EPIs) a Osakidetza.

Por su parte, CEIT, junto a Másmóvil y Matia Fundazioa, está trabajando en dotar de infraestructura al centro de mayores Lamourous, para intensificar la comunicación entre los familiares y las personas que viven en esas instalaciones.

El sector primario, una función esencial

En el campo de la seguridad alimentaria, el centro tecnológico AZTI, especializado en la cadena de valor del mar y la alimentación, en colaboración con la Viceconsejería de Agricultura, Pesca y Alimentación del Gobierno Vasco, y empresas representativas de toda la cadena de valor, ha trabajado en la definición e implementación de una estrategia basada en la metodología de análisis de riesgos e identificación de acciones prioritarias para garantizar el suministro alimentario.

Además, la entidad ha elaborado un protocolo de prevención y actuación para la flota pesquera, las explotaciones agroganaderas y la industria alimentaria, que ha sido distribuido a los agentes del sector primario implicados. El documento ha sido adaptado por otras comunidades autónomas, así como por el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.

Por último, dada la paralización de las ventas del canal HORECA, así como, el incremento del consumo en el retail y tiendas de proximidad, el centro tecnológico está haciendo un seguimiento diario de evolución de los precios de los productos básicos con el fin de estimar el impacto económico de la crisis en los principales sectores productivos de alimentos de Euskadi y poder hacer recomendaciones sobre las medidas más adecuadas para paliar el impacto.

El caucho es un tipo de elastómero, que son polímeros elásticos capaces de deformarse muy fácilmente. La principal característica de los elastómeros es su alta elongación o elasticidad y flexibilidad que disponen dichos materiales frente a cargas antes de fracturarse o romperse.

El proyecto se enmarca dentro del Programa de Ayudas a la Investigación Colaborativa en Áreas Estratégicas ELKARTEK del Gobierno Vasco. Se financian tres tipos de proyectos y éste se situa en los proyectos tipo 2 que pertenecen a proyectos de investigación con alto potencial industrial.

En palabras de José Santos, Responsable del área de Inyección de CIKATEK “este proyecto supone una gran oportunidad para CIKAUTXO: las prestaciones de los componentes elastoméricos convencionales están muy optimizadas y es difícil lograr una ventaja competitiva si no se transciende la tecnología.”

Es por ello que el proyecto propone una optimización del caucho mediante dos tecnologías disruptivas propuestas por dos departamentos independientes en nanoGUNE: el grupo de Nanobiotecnología liderado por Raúl Pérez-Jiménez y el grupo de Nanomateriales, liderado por Mato Knez.

En concreto, el grupo de Nanobiotecnología de nanoGUNE propone por una parte un nuevo material ideal para la fabricación de composites y matrices en una multitud de aplicaciones que van desde la construcción a la medicina. “El empleo de este nuevo material incorporado en materiales elastoméricos está muy poco explorado y sin duda ofrece un campo a explorar con gran impacto comercial, puede dotar al caucho de mayor resistencia dinámica y de corrosión y no existen aún productos comerciales o testados empleando dicha mezcla, por lo que el proyecto se presenta como una gran oportunidad tanto de adquisición de conocimiento como de impacto comercial en el futuro”, señala Raúl Pérez-Jiménez. “Este proyecto, además, plantea la posibilidad de una investigación multidisciplinar al combinar conceptos de biotecnología, ciencia de materiales e ingeniería con un claro enfoque comercial y de mercado”, añade.

Por otro lado, “un enfoque igualmente prometedor para mejorar las propiedades de los materiales elastoméricos se propone desde el grupo de Nanomateriales de nanoGUNE y consiste en la fabricación de materiales híbridos poliméricos-inorgánicos en los que es posible establecer sinergias dando lugar a nuevas propiedades que dichos componentes no presentan de forma individual, o bien mejorando sus propiedades iniciales”, señala Mato Knez. “Mientras que los enfoques tradicionales implican en su mayoría el uso de la galvanoplastia o el ensamblaje molecular de las superficies, los enfoques modernos utilizan técnicas capaces de modificar las propiedades interfaciales de un sustrato mediante la generación de materiales híbridos. La hibridación puede generar efectos sinérgicos de las fases inorgánica y polimérica, por lo que puede convertirse en un mecanismo importante para mejorar las propiedades mecánicas y reducir al mínimo la fatiga del elastómero”, añade.

Todos coinciden en que “el empleo de estas tecnologías punteras aún por explorar sin duda permitirá un salto cualitativo en aumento de prestaciones de los componentes y si eso se lograse se podría aumentar la competitividad ya que se podría mantener el cumplimiento del cuaderno de especificaciones con componentes más pequeños, o bien más ligeros, o bien más competitivos en precio”.

Es destacable, también, que el programa europeo FET-OPEN es una convocatoria muy competitiva, pues de los 902 proyectos presentados solo 58 han sido financiados (6,6%) en toda Europa.

La financiación para estos tres proyectos es de más de 1,5 millones de euros, de los que 747.000 € corresponden al proyecto bioUPGRADE en el que participa Raúl Pérez-Jimenez; 390.625 € son para el proyecto INTERFAST en el que colabora Luis Hueso; y 375.000 € corresponden al proyecto SINFONIA en el que participa también por Luis Hueso.

Los investigadores de nanoGUNE afirman que “los proyectos SINFONIA e INTERFAST nos permiten continuar explorando las propiedades de los materiales orgánicos en el campo de la electrónica más competitiva, así como acercar nuestras propuestas de investgación básica a dispositivos comerciales con la ayuda de empresas lideres”. Asimismo, el proyecto BioUPGRADE, “posibilita el empleo de la biotecnología para la transformación de los recursos naturales en una nueva generación de biomateriales “high-tech””.

SINFONIA

El objetivo principal del proyecto SINFONIA (Selectively activated INFOrmation technology by hybrid Organic Interfaces) coordinado por Luis Hueso, es desarrollar una tecnología que permite almacenar y transportar información a escala nanométrica operando en el régimen ultra-rápido de THz, más allá de los procesadores convencionales actuales. SINFONIA propone un enfoque completamente nuevo de la tecnología de la información.

BioUPGRADE

El proyecto BioUPGRADE (Biocatalytic upgrading of natural biopolymers for reassembly as multipurpose materials) coordinado por Raúl Pérez-Jiménez, une los avances de la genómica, ingeniería de proteínas y la ciencia de los materiales para la transformación de los principales biopolímeros de la naturaleza en biomateriales de alto rendimiento con multitud de aplicaciones, desde energía a medicina.

INTERFAST

El proyecto INTERFAST (Gated INTERfaces for FAST information processing) coordinado por Luis Hueso desarrollará una novedosa plataforma tecnológica para controlar la respuesta magnética de un material por medio de pulsos eléctricos y, de esta manera, proponer nuevas formas de almacenamiento ultradenso de información .

La esclerosis lateral amiotrófica (ELA) es una enfermedad neurodegenerativa sin cura asociada a mutaciones en diversos genes. Sus efectos son devastadores y priva a los pacientes de su movilidad y por tanto de una calidad de vida aceptable de forma rápida y paulatina con resultado fatal. Es por esto por lo que la estrategia de modificar los genes que causan la ELA es sin duda una de las mayores esperanzas para tratar dicha enfermedad. La tecnología CRISPR para edición genética ofrece herramientas para dicha estrategia.

La diversidad de campos de aplicación demuestra la gran versatilidad de la investigación en nanociencia, y el aumento de métodos y tecnologías licenciadas pone de manifiesto su capacidad para mejorar y añadir valor a los procesos y productos industriales. “Nuestro objetivo es seguir haciendo investigación de excelencia y transfiriendo al sector económico aquellos desarrollos concretos capaces de mejorar la competitividad de las empresas”, explica Ainara Garcia Gallastegui, responsable de Transferencia de Tecnología de nanoGUNE.

En el proyecto, dirigido por el investigador Ikerbasque de CIC nanoGUNE Rául Pérez-Jiménez, participan equipos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, la Universidad de Alicante, el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER), el Hospital Ramón y Cajal-IRYCIS y otras instituciones estatales e internacionales.