En este escenario, donde uno representa la pérdida de la vida, y el otro la capacidad de convertir energía química en electricidad, surgen dudas sobre cómo ambos conceptos pueden vincularse en una investigación científica.

Maximiliano Martínez Cifuentes, Doctor en Química de la Universidad de Chile e investigador del Programa Institucional de Fomento a la Investigación, Desarrollo e Innovación (PIDi) de la Universidad Tecnológica Metropolitana, reencuentra ambos términos en sus investigaciones.

Hace poco más de un año, el Doctor Martínez se incorporó al PIDi, proponiendo dos líneas de investigación. Con un claro interés por la formación en ciencia y entendiendo que la investigación y la docencia son áreas que se complementan entre sí, su interés por formar parte de este programa, recae en contribuir a la creación de un naciente espacio de desarrollo científico en la UTEM.

Para conocer sobre su trabajo nos reunimos a conversar con el investigador, quien compartió sobre su proyecto y nos entregó apreciaciones sobre su área de desempeño.

¿Cuál es tu línea de investigación?

Yo me formé en química y profundicé en esa área. Hice mi Doctorado en Química en la Universidad de Chile y mi postdoctorado en la Universidad de Talca, y básicamente me formé en dos áreas: la química orgánica y la química computacional.

Una es la parte del trabajo en laboratorio, de síntesis de compuestos, y el otro es el trabajo computacional de cálculo de propiedades químicas. Parecen áreas muy distintas, pero desde el punto de vista químico no están tan alejadas. Quiero enfocarme en el área de compuestos orgánicos para baterías. Esa va a ser mi línea de investigación principal.

De todas formas, mantengo mi otra línea de investigación secundaria, orientada a compuestos orgánicos enfocados en el área farmacológica. Básicamente, mi investigación tendrá un área principal que es la utilización de la química orgánica y la química computacional en materiales, en este caso, baterías; y también la aplicación de compuestos orgánicos en el área de la farmacología, con proyectos en los que voy a colaborar.

¿De qué trata tu investigación en el área farmacológica?

Tiene que ver con compuestos que estén enfocados hacia la actividad anti cáncer, que eviten que las células tumorales proliferen. Para eso, la estrategia es apuntar a un orgánulo dentro de la célula, llamado mitocondria, que es la fuente energética de la célula.

Una de las características que tienen las células de cáncer, es que tienen diferencias en su orgánulos respecto a las células normales. Y una de las características más diferenciadoras es la mitocondria, que utiliza el oxígeno y le permite respirar a la célula.

En las células de cáncer, la mitocondria funciona muy mal porque vive ahogada. Entonces, las células normales, no cancerígenas, que no están proliferando de manera descontrolada, tienen una cierta capacidad de respiración que es mucho mayor a una célula de cáncer. Esta característica en la respiración ocurre en la mayor parte de las células de cáncer de distinto tipo, por lo tanto ese es un blanco al que se puede atacar.

En base a esto, lo que nosotros hemos investigado son un tipo de moléculas específicas dirigidas a este orgánulo que funciona mal en las células tumorales. Este tipo de moléculas que nosotros hemos investigado son conocidas genéricamente como quinonas e hidroquinonas.

Estas quinonas interrumpen la respiración que ocurre en la mitocondria. Esto también ocurre en las células normales, pero como las células con cáncer ya están hipóxicas, es decir, ya están ahogadas, es más fácil ahogarlas antes que las células normales, por tanto es más fácil que mueran.

Así logramos diferenciar ese efecto mortal sobre unas, respecto de las otras. Es decir, compuestos que ataquen a células cancerígenas que proliferen de manera descontrolada, atacando específicamente la mitocondria, porque ese orgánulo funciona de manera muy distinta en las células normales.

¿Y en el área de materiales para baterías?

Las baterías son un dispositivo electroquímico. Es decir, un dispositivo que transforma y permite que una reacción química genere energía eléctrica. Cuando se les permite reaccionar a estos compuestos químicos, estos producen energía eléctrica. Operan por un tipo de reacción química que se llama reacciones redox. En términos simples, esto es donde hay una transferencia de electrón de una molécula a otra, y como la corriente es flujo de electrones, si tienes dos moléculas que funcionan transfiriéndose electrones, las separas con el dispositivo conductor y se genera el flujo eléctrico.

Mi interés en esta área es porque en los últimos 20 años, una buena parte de los aparatos tecnológicos llevan baterías y las primeras fueron baterías de litio. Trabajo en esta área porque nosotros tenemos litio y probablemente su uso va a tener un incremento enorme, porque serán cada vez más los dispositivos tecnológicos que empleen baterías de litio para almacenar y transmitir energía.

Hasta ahora las baterías de litio, que se venden comercialmente, son baterías donde los materiales que se utilizan son inorgánicos, metálicos. Por ejemplo, las baterías de hoy, las dos partes que se conectan para generar la reacción redox (llamados ánodo y cátodo), están compuestas de grafito (ánodo) y de óxido de cobalto y litio (cátodo).

Estos materiales tienen varias desventajas desde el punto de vista medioambiental y de sus mejoras. Se está llegando a un límite donde ya no puede ser más eficiente el almacenamiento de energía con estos materiales, y la contaminación que genera el desecho de materiales inorgánicos es un costo adicional al que tiene extraerlos de las minas. Por tanto, mi investigación apunta a reemplazar estos materiales inorgánicos por materiales orgánicos, y, ¿qué material quiero usar? Quinonas. Lo cual nos conecta con la otra investigación.

Mi orientación es hacia reemplazar el material electroactivo del cátodo específicamente. Para eso necesitamos sintetizar los compuestos y estudiarlos en baterías. En este caso, el desarrollo es mucho más corto que en el área farmacológica. Solo con la colaboración de un par de investigadores más se puede llegar a tener una batería de prueba, los costos para tenerla son mucho menores.

Es una investigación que tiene mayores posibilidades de contar con un producto en el mediano plazo. Además, esta investigación apunta a sentar las bases para impulsar la generación de productos de mayor sofisticación y disminuir la dependencia de productos primarios que tiene Chile.

¿Cuál es la relación de las quinonas en las células y las baterías?

Guardan relación porque las reacciones que ocurren en la mitocondria para generar energía, son reacciones de transferencia electrónica, reacciones redox. La mitocondria tiene un proceso que se llama “cadena de transporte de electrones”, que es una serie de reacciones de transferencia electrónicas acopladas, que van generando los productos necesarios para que la célula tenga energía. Entonces, estos compuestos que en el organismo vivo permiten reacciones de transferencia electrónica asociadas con la generación de energía para la célula, pueden calzar muy bien en dispositivos que trabajan operando con transferencias de electrones, como en las baterías. Por tal motivo, ambas investigaciones se cruzan. Lo que conecta es el tipo de compuestos que investigamos.

Para finalizar, una de las metas del PIDi para este año es involucrarse más con la comunidad UTEM, ¿de qué forma se enlazan tus investigaciones con este propósito?

Yo creo que tiene varias aristas: lograr conectarse con los estudiantes, unir la docencia con la investigación. También, permite que la Universidad se conecte con otras universidades. Las universidades y las investigaciones que en ella se desarrollan actúan de una manera colaborativa, no en competencia hacia otras universidades o grupos de investigación. Uno genera redes que permiten que la universidad se conecte internamente y a su vez esté enlazadas con otras instituciones.

Además, más allá de los logros específicos que puedan generar las investigaciones que desarrolle en la universidad, desde mi punto de vista lo que me interesa aportar a partir de mi trabajo investigativo es que este sume en el esfuerzo de transformar la institución en una universidad de carácter complejo, donde la docencia de pregrado, la formación de postgrado y la investigación, estén íntimamente conectadas e interrelacionadas; y la calidad de lo que se les entrega a los estudiantes sea del mejor nivel posible y les permite desenvolverse como profesionales de excelencia y porque no, que algunos de ellos se interesen por continuar su formación con un postgrado en la misma universidad, que les permita seguir una carrera académica.

¿Cuáles son tus expectativas para tu investigación en el PIDi?

Espero que estemos conectados con los estudiantes. Porque una cosa importante que puede no saberse bien en quienes están ajenos a la dinámica de la investigación, es que el trabajo mayoritario de la investigación lo realizan principalmente los estudiantes.

Los que ya terminamos un doctorado y desarrollamos proyectos de investigación, mayormente pensamos en qué hacer, pero quien ejecuta es el estudiante de pregrado o postgrado. Por tanto, si se quiere hacer investigación, es necesario que involucremos a los estudiantes. Mi esperanza es que esa relación, esos puentes, se vayan formando en algún momento y que esto opere como una institución armónica entre todos los actores.

Luego de hablar de tu línea de investigación y de su aporte a la ciencia en la UTEM, reflexionemos sobre el estado de esta en el país y, ¿cómo consideras -desde tu visión de investigador- que cambiará el contexto actual con la formación de un Ministerio de la Ciencia?, anunciado nuevamente en la cuenta pública.

La creación de un ministerio me parece un aspecto positivo, a pesar de que es sólo un marco, pero es importante tenerlo, sobre todo porque hay un déficit cultural en el ámbito de la investigación en el país. Que por lo menos se ponga el nombre en la mesa, ya es un avance. Además, eso se va a conectar mucho con la Ley de Educación Superior que va a definir cómo van a funcionar financiarse las universidades en el futuro.

Durante los últimos cinco años, CONICYT, que es la institución que hasta la fecha opera como una especie de ministerio, se ha visto sobrepasada porque tiene una carencia de recursos humanos, de tecnología y de infraestructura importante. El tamaño de la comunidad científica ha crecido enormemente, porque en un momento se invirtieron muchos recursos para aumentar el número de personas de capital humano avanzado, con postgrado, pero no se pensó cómo se iba a conectar eso con la etapa siguiente, que es la inserción.

¿Consideras que en la etapa de la inserción las universidades han jugado un rol de acogida?

Sí, pero también cuentan con problemas. Por una parte las universidades tienen resistencia a incorporar gente nueva, sobre todo las estatales, y por otro lado, las privadas han sido más estratégicas y han aprovechado ese espacio para captar a la gente que se ha formado en el extranjero o aquí.

Las leyes que están en proceso de aprobación serán definitorias para ver cuál va a ser el marco de los próximos años. Dependiendo de cómo salga eso, es por qué lado se va.
En estos momentos nadie sabe muy bien, después de la discusión parlamentaria, qué va a pasar. Si se va a revertir esta tendencia, si se va a profundizar. Nadie lo sabe bien.

Autora: Daniela Bozo Villarroel