Las aventuras de un físico en el INEM

Haciendo una excepción al carácter estrictamente científico que pretendo que este blog tenga, hoy contaré una experiencia personal, que me parece que ilustra muy bien los problemas que se encuentran los jóvenes con formación científica en España.

Yo estudié Física e Ingeniería Biomédica, y tenía claro antes de pisar la oficina de empleo que en ese lugar no me van a encontrar trabajo. No estaba preparado, sin embargo, para la demoledora experiencia que supuso ver la organización de las bases de datos del INEM.

– Te explico, vamos a introducir tu titulación, y la aplicación web me dirá las profesiones asociadas en las que puedes trabajar, que son aquellas en las que podemos buscarte empleo. ¿Qué has estudiado?
– Ingeniería Biomédica.
– Vamos a ver… Grado y Máster en Ingeniería Biomédica… Buscar profesiones asociadas… Mmm… Hay un problema.
– ¿Qué ocurre?
– No tenemos ninguna profesión asociada a Ingeniería Biomédica, no te podemos buscar empleo en ese campo. ¿Tienes alguna otra titulación?
– Soy licenciado en Física.
– Vamos a ver… Grado y Licenciatura en Física… Profesiones… Sí, aquí sí me encuentra una.
– Qué bien, ¿cuál es?
– Pues al parecer los físicos podéis trabajar en… ser físicos.
– Ya.
– Es que eso es lo que aparece, “físicos”.

Salí de la oficina solicitando empleo como ingeniero de calidad. No sé exactamente qué es, pero suena bien, y me temo que era lo más parecido que había relacionado con mi breve experiencia profesional.

Hemos tenido la mala suerte de nacer en un país que no sólo no aprecia a sus trabajadores cualificados, sino que ni siquiera considera que sean parte de la sociedad.

 

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De la homeopatía, los yogures caducados y el cacao de setas mágicas [Opinión]

Hace pocos meses la Agencia Española del Medicamento aprobó la venta de doce productos homeopáticos, equívocamente llamados medicamentos homeopáticos [1].

La homeopatía afirma que, por ejemplo, si tienes dolor de estómago, puede curarte la ingesta de un preparado extremadamente diluido de una sustancia que en forma concentrada te cause molestias en la barriguita.
Similia similibus curantur, lo semejante se cura con lo semejante, que dicen los homeópatas.
Semejante despropósito no tiene ninguna base científica [2], ni lo tendrá nunca. La tan cacareada memoria del agua no existe [3], el agua no puede recordar las sustancias con las que tuvo contacto en el pasado (apañados estaríamos si lo hiciera).

Al medicamento homeopático no se le va a exigir que cure, ni siquiera que parezca que cure; para su venta únicamente se le exige que no sea dañino y que pase unos determinados controles de calidad. Dado que básicamente están compuestos por agüíta fresca, estos requisitos los cumplirán sin problemas.

Pero detrás de su regularización puede haber intereses muy oscuros.

Para empezar, como apunta Naukas [4] , el Estado se ingresaría unos 30 millones de euros anuales en conceptos de tasas a las compañías que quieran vender sus productos homeopáticos en España.

Pero prefiero pensar mal, o peor aún en este caso.
Imaginen que tienen gripe. Además de los medicamentos que les recete su médico de cabecera para el tratamiento de los síntomas, en la farmacia ven un estante con productos homeopáticos, compran uno, se lo toman, y se recuperan en un tiempo ligeramente inferior al esperado. Lo achacan, como no, a la guarrería homepática ingerida, y en la siguiente visita a la consulta se lo comentan a su médico, quien recibe múltiples testimonios de pacientes que avalan la efectividad de estas sustancias, con que también él empieza a creer, a regañadientes, en la superchería.

La bola se va haciendo más grande, y los productos homeopáticos adquieren más y más popularidad. Su fabricación es barata (recuerdo: agua sucia con algún aromatizante para que sepa a medicina) y la población los acepta.
Llega el momento de dar el siguiente paso y permitir que sean recetados como un medicamento más. El negocio es cojonudo: el Estado financia botecitos de agua sucia, que se venden a buen precio, con inmensos márgenes de beneficio que, qué duda cabe en este país, irán en parte a parar a los bolsillos de los políticos.

Pero, ¿por qué parar aquí? La próxima vez que a un proletario se le detecte un cáncer de colon, que tiene una alta tasa de mortalidad, mejor le pagamos un medicamento homeopático que un fármaco antitumoral, cuya producción es mucho más cara.
El ministro de turno sale en la tele diciendo toma productos homeopáticos, que además se los toma junto con el yogur caducao de todas las noches y le va genial. Ante tal muestra de campechanismo los gilipollas el pueblo aplaude, sin saber que el yogur caducado se lo acaban dando a la criada sudamericana (“Toma rica, si no pasa nada, no ves que ya es legal lo que antes era insalubre”), y la píldora homeopática al perro de la criada sudamericana, que tenía lombrices, y que tras el tratamiento homeopático las siguió teniendo.

Acabo esta entrada con una anécdota sobre pseudofármacos. Hace un par de años un amigo mío empezó a sentirse muy cansado, cuando se levantaba por las mañanas se sentía más o menos como si llevase el día entero haciendo senderismo sin parar, lo cual afectaba notablemente a su vida diaria. Una amiga de su familia, enfermera de profesión, le recomendó que tomase unos sobrecitos de cacao en polvo, que al parecer llevaban un extracto de un hongo exótico que iba fenomenal para el cansancio de origen idiopático.
Los estuvo tomando durante dos meses, 20 euros que valía la cajita de 30 sobres. Huelga decir que no notó efecto alguno, salvo ser 40 euros más pobre. En mi ciudad hicieron furor, y varias personas más me los llegaron a recomendar “para que te sientas mejor todavía”.
Meses más tarde, una visita al cardiólogo le reveló que el misterioso cansancio era fruto de una enfermedad cardíaca, potencialmente letal, de la que por lo general el paciente se cura totalmente tomando ibuprofeno a cubos durante un mes.

Hoy día está totalmente recuperado, pero dejo a los lectores que imaginen su estado ahora si en lugar de ibuprofeno el cardiólogo le hubiese recetado sobres de cacao con setas mágicas.

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[1] La homeopatía sale del limbo legal, El País.

[2] Una bacteria inexistente, un pato inocente y unas amenazas insensatas, Naukas.

[3] Los timos del agua, Naukas.

[4] La respuesta homeopática del Ministerio de Sanidad, Naukas.

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Nanotubos de carbono aplicados a la medicina

Los nanotubos de carbono son estructuras en forma de tubo que tienen un diámetro de unos pocos nanómetros, aunque su longitud no es nanométrica y llega a alcanzar los 0.01 centímetros.

La pared de los nanotubos está formada por redes hexagonales.

La pared de los nanotubos está formada por redes hexagonales. Fuente: Wikimedia Commons.

Sus paredes están formadas por redes hexagonales cerradas de átomos de carbono.
Esta disposición hace que sean ligeros, huecos y porosos, y que tengan alta resistencia frente a esfuerzos mecánicos.

Podrían describirse también como láminas enrrolladas de grafeno (el que dicen será el material del futuro). De hecho, un modo de producir este material es hacer nanotubos, cuyas técnicas de fabricación están algo más desarrolladas, y desenrrollar luego los tubos para convertirlos en láminas de grafeno.

Cable cocheLa resistencia de los nanotubos es sorprendente. Medidas hechas en la dirección axial (a lo largo del nanotubo) dieron como resultado valores equivalentes a que un cable de 1 mm de diámetro fuese capaz de soportar 6 toneladas y media de peso antes de romperse.

De cara a sus aplicaciones en medicina, también es importante resaltar que son capaces de mantenerse dentro del régimen elástico aún cuando estén soportando mucho peso.
Y por supuesto, su característica más importante en estas aplicaciones es su baja toxicidad, es decir, que pueden introducirse en el cuerpo humano sin causar daños importantes.

En cuanto a sus propiedades térmicas y eléctricas hay que decir que conducen extraordinariamente bien tanto el calor como la electricidad, siendo esta propiedad resultado de la ordenación en red de los átomos de carbono que forman sus paredes.

Presentan una curiosa propiedad óptica llamada fotoluminiscencia, que consiste en que cuando son excitados por una energía de origen electromagnético son capaces de emitir luz en la dirección de su eje.

Fotoluminiscencia: al ser excitados con radiación electromagnética los nanotubos emiten luz polarizada en la dirección de su eje.

Fotoluminiscencia: al ser excitados con radiación electromagnética los nanotubos emiten luz polarizada en la dirección de su eje.

Nanobuds.

Nanobuds. Fuente: Wikimedia Commons.

Uniendo nanotubos de carbono con fullerenos esféricos, que son como pelotitas formadas por redes de carbono, se obtienen las estructuras denominadas nanobuds, que combinan las propiedades físicas de los nanotubos con las propiedades químicas de los fullerenos.

Una vez descritas las sorprendentes propiedades de los nanotubos, podemos pasar a conocer algunas de sus aplicaciones en medicina, la inmensa mayoría de las cuales están en fase de investigación o aún no han sido descubiertas.

Sensores basados en nanotubos de carbono

Sus propiedades físico-química hacen que puedan diseñarse sistemas muy sensibles. Esta característica es muy importante en sensores utilizados en medicina.

Sensores químicos

Los sensores químicos desarrollados a partir de nanotubos de carbono basan su funcionamiento en la propiedad que tienen estos de cambiar sus propiedades eléctricas, en concreto su resistencia y su capacidad, al reaccionar químicamente con las sustancias que se pretende detectar.

 Pueden existir diferentes mecanismos de reacción. Una posibilidad es utilizar nanotubos con defectos de forma que las moléculas a detectar ocupen los huecos. Incluso se producen cambios en la capacidad del nanotubo si éste se recubre con otra sustancia que, de alguna manera, atrape a las moléculas a detectar, de forma que éstas se quedan en la superficie del nanotubo pero sin interaccionar directamente con él.

 Los nanotubos de carbono también pueden detectar la presencia de sustancias que tengan cierta carga, basándose en que la resistencia de los nanotubos depende del número de cargas libres en su interior y éste número se puede alterar mediante fuerzas electrostáticas que proceden del exterior.

Sensores mecánicos

Se utilizan para detectar fuerzas de todo tipo o parámetros asociados a ellas. Se pueden citar como ejemplos los sensores acústicos, de flujo, de velocidad y de masa.

Los nanotubos de carbono pueden ser utilizados como sensores mecánicos ya que al ser sometidos a una fuerza se producen pequeños desplazamientos en su estructura atómica y se alteran así sus propiedades eléctricas (son piezorresistivos).

Sensor de flujo.

Sensor de flujo.

Sensores térmicos

Los nanotubos de carbono pueden ser utilizados como sensores térmicos gracias a que su resistencia cambia con la temperatura.
Además son piroeléctricos, lo que quiere decir que cuando son calentados producen electricidad.

Los sensores térmicos de tamaño nanométrico pueden ser muy importantes en el futuro de la medicina. La monitorización de la temperatura en tiempo real de una determinada zona del cuerpo puede ser útil por ejemplo para afinar los tratamientos de radioterapia al saber si una zona del tumor o de sus proximidades está siendo irradiada o no.

Sensor térmico

Sensor térmico basado en nanotubo de carbono. Al subir la temperatura de la muestra disminuye la resistencia del nanotubo, y este cambio puede medirse con un circuíto eléctrico conectado a él, y traducir la diferencia de potencial a valores de temperatura.
Imagen  CC del nanotubo por G. Paumier.

Nanotubos como sistemas de liberación controlada de fármacos

Algunos problemas asociados con la administración de medicamentos se deben a que  se disuelven antes o después de lo esperado, no se distribuyen adecuadamente por el organismo, son poco selectivos y producen daño a los tejidos sanos.

Todos estos problemas pueden solventarse implementando un sistema que dirija el medicamento al lugar deseado y lo almacene allí. Los nanotubos son considerados excelentes transportadores, ya que pueden cruzar la membrana plasmática de las células y distribuirse por los diferentes orgánulos.

Los nanotubos de carbono cargados de drogas terapéuticas atraviesan fácilmente la membrana plasmática y se distribuyen por los orgánulos.

Los nanotubos de carbono cargados de drogas terapéuticas atraviesan fácilmente la membrana plasmática y se distribuyen por los orgánulos.

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La importancia de ser ferroeléctrico

Dentro de unos años aparecerán muy probablemente un nuevo tipo de tratamientos para controlar la arterioesclerosis. Los medios de comunicación, como suelen hacer, los tendrán en titulares una semana, entrevistando a los creadores del fármaco, y olvidándose totalmente de indagar en los orígenes: en qué se basa, qué descubrimiento lo hizo posible.
También evolucionarán las técnicas en ingeniería de tejidos para la regeneración de vasos sanguíneos, y esto dará otro insulso titular a los medios.

Este artículo tratará sobre lo que hay detrás de una aplicación tecnológica (futura, en este caso) para hacer comprender al lector la importancia de la investigación básica, y la insensatez que supone criticar el sistema de investigación actual porque “es poco aplicado y genera pocas patentes y pocos beneficios”.
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En febrero de 2012 apareció en la revista Physical Review Letters un artículo titulado Biological Ferroelectricity Uncovered in Aortic Walls by Piezoresponse Force Microscopy, resultado del trabajo de dos equipos de ingenieros biomédicos de las universidades de Boston y Washington liderados por Katherine Zhang y Jyangyu Li.

El título del artículo podría traducirse como Descubierta ferroelectricidad en las paredes de la aorta de tejidos biológicos usando microscopía de fuerza piezoeléctrica.
Este título debe sugerir tres preguntas al lector: ¿Qué es la ferroelectricidad? ¿Qué es la microscopía de fuerza piezoeléctrica (PFM)? Y la más importante: ¿Para qué leches sirve esto?

Para explicar qué es la ferroelectricidad primero hay que tener ciertos conocimientos básicos.
La materia, en su estado “natural” que nos decían en el cole, es neutra: tiene cargas positivas y negativas en igual número. Cuando las cargas positivas y negativas no coinciden espacialmente tenemos lo que se conoce como dipolo eléctrico:

Dipolo-Electrico-Lineas-Campo

Cuando no consideramos sólo un átomo, sino que vamos a una escala mucho más grande, lo normal es que los dipolos estén orientados al azar. Sin embargo, cuando aplicamos un campo eléctrico las cargas se orientan y quedan todas mirando hacia el mismo lado: se dice entonces que están polarizadas.

RED Ferroeléctricos cambio orientación

La ferroelectricidad es una propiedad de ciertos materiales que poseen polarización eléctrica espontánea, es decir, que sin necesidad de aplicarles campo eléctrico los dipolos ya se orientan ellos solitos, y esta polarización puede invertirse mediante la aplicación de un campo eléctrico externo.
O más visualmente, los materiales ferroeléctricos se comportan como se ve en la siguiente animación:

RED Histéresis

¿Y qué era eso del microscopio de fuerza piezoeléctrica?
Ese cacharrímetro, bastante complejo, se basa en el efecto piezoeléctrico. Algunos sólidos, especialmente muchos cristales, al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización en su superficie, apareciendo un voltaje eléctrico que puede aprovecharse o amplificarse. Algunos micrófonos y altavoces se basan en este efecto: al llegar la onda sonora la presión oprime el material piezoeléctrico, y la señal eléctrica generada es la que registra luego la electrónica del ordenador.

Micrófono piezoeléctrico

Este microscopio lo que hace es justo lo contrario: barre la superficie de una muestra con una punta hiperfina a la cual se le aplica un voltaje, y la muestra así se contrae o se expande (justo igual que en un altavoz), dando unas imágenes tan molonas como la que sigue, en las que los colores indican la piezoelectricidad de cada punto de la superficie del material:

Topografías sin corregir

Todo esto está muy bien, pero… ¿sirve para algo?

Los investigadores examinaron la pared de la aorta del cerdo común, y haciendo uso del microscopio PFM, determinaron por primera vez que un tejido blando tenía propiedades ferroeléctricas, y además establecieron la dirección de la polarización en las paredes aórticas.

El colesterol es una molécula polar, y su adherencia a las paredes de los vasos sanguíneos depende de la polarización de las mismas. Por tanto, si se consiguiese cambiar esa polarización mediante algún fármaco con moléculas cargadas u otro medio, los problemas vasculares causados por el dichoso colesterol pasarían a ser historia.

Además otros experimentos han demostrado que cuando se invierte la dirección de polarización, se produce la trombosis in vivo, lo que sugiere un origen electromagnético del desencadenamiento de esta enfermedad, y abre la puerta a nuevas vías de investigación.

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El proceso que se ha seguido y se seguirá en el futuro para llegar a producir algún día esos tratamientos requiere, sobre todo, un montón de investigación básica (comprender la ferroelectricidad, desarrollar el PFM, conocer las características de los tejidos, etc.), de esa que no se sabe si llegará a buen fin o no.

En la investigación científica es prácticamente imposible condicionar la financiación a los resultados, no se puede pretender que los científicos vean en una bola de cristal qué investigaciones darán resultados aplicables y que trabajen sólo para producir patentes, porque en ese caso los proyectos complejos como este, que requieren décadas de vidas de científicos dedicados a ir juntando cachito a cachito el conocimiento necesario, nunca podrían llegar a buen puerto.

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Presentación del blog

El ser humano es capaz de moldear su entorno para adaptarlo a sus necesidades. Desde el principio, la observación y el estudio del medio le dieron una tremenda ventaja frente a especies que carecían de estas capacidades.

mano bionica sosteniendo huevoUna especie más avanzada no sólo modifica lo que le rodea, sino que es capaz de modificarse a sí misma. La ingeniería biomédica o bioingeniería nació para permitir al hombre reparar sus defectos y aumentar sus capacidades, aplicando los métodos de la física y la ingeniería a problemas médicos.

HalDesde la mejora de la calidad de vida de las personas, por ejemplo con el desarrollo de
prótesis inteligentes, pasando por encontrar la cura a ciertas enfermedades gracias a su enfoque distinto al de la medicina, hasta llegar a la superación de las capacidades del individuo sano, la potencialidad de este nuevo campo de la tecnología no parece tener límites (de momento).

Este blog estará dedicado a la divulgación de los descubrimientos en ingeniería biomédica y en biofísica.

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