Ciencia en San Luis: Episodio 25 – Rodolfo Porasso y las simulaciones computacionales a nivel atómico

El trabajo desarrollado por la ciencia computacional se utiliza tanto en la salud como el ambiente: experimentación medicinal sin uso animal, tratamiento del agua y creación de nanomaquinaria. Se trata del desarrollo de una ciencia que predice aplicada al desarrollo de medicamentos, agua potable y nanotecnología. Simulaciones atómicas para resolver grandes problemas

Rodolfo Porasso es doctor en Física, egresado de la Universidad Nacional de San Luis e Investigador Adjunto de CONICET en el Instituto de Matemática Aplicada San Luis (IMASL). Recientemente, asumió como nuevo decano de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales (FCFMyN-UNSL). Cabe aclarar que esta nota, se realizó previamente a que fuese electo y asumiera en dicho cargo. En ese momento, se encontraba trabajando en la investigación de simulaciones por dinámica molecular basadas en simulaciones por computación.

Simular en computadoras, acelerar pasos en la vida real: evitar la experimentación animal en la medicina

Porasso sostiene que trabaja en un amplio abanico de investigaciones, un proyecto donde analizan distintos sistemas a escala atómica, observan cómo funcionan, “y esto lo hacemos a través de las simulaciones por dinámica molecular, que es una técnica mundialmente conocida basada en la informática”, sostiene el investigador del IMASL y explica: “Lo que hacemos es tomar sistemas que son muy complejos en el laboratorio y los hemos simplificado de una manera tal que, mediante el uso de computadoras, podemos resolver situaciones que en el laboratorio son muy complicadas y difíciles de obtener”.

Los objetivos que tienen al realizar este tipo de investigaciones los define como amplios, puesto que buscan estudiar estos sistemas mediante una técnica que el ojo humano no es capaz de ver. “Posiblemente con microscopios modernos uno podría llegar a ver, pero no puede observar la evolución en el tiempo de estos sistemas. Lo que hacemos nosotros es ver cómo evolucionan en el tiempo y observamos, átomo por átomo, qué es lo que les está pasando y cómo interactúan entre sí. Por ejemplo, hay algo que es muy conocido: los medicamentos. Y la pregunta que todos los niños hacen: ¿cómo sabe la aspirina que me duele la cabeza?”, emite y continúa: “Hay un principio activo, que es el medicamento, que se asocia de alguna manera con el lugar donde está inflamado o donde uno tiene cierta dolencia. Entonces, lo que hacemos nosotros, por ejemplo, es simular ese sitio activo, simular el principio activo —la medicación— y estudiar cómo se ligan, cómo se unen, qué interacciones hay, qué beneficios existen, cómo lo podemos hacer más eficiente para poder predecir si este medicamento va a funcionar mejor o peor que otro”.

Los beneficios se obtienen beneficios. Primero, se puede hacer un estudio sistemático en sistemas que no son biológicos reales, es decir, no se realizan pruebas en animales. “Nosotros lo que buscamos siempre es mejorar los medicamentos de alguna forma, y en lugar de hacer esa búsqueda en seres vivos, lo hacemos de esta manera computacional”, remarca Porasso.

Filtración de agua potable

Otro problemas de escala mundial que interviene en este tipo de investigaciones es el uso del agua potable. Al respecto, Rodolfo toma el caso local: “En San Luis—una región donde el agua que se obtiene del suelo, de las napas o de los pozos— está altamente contaminada con arsénico. De hecho, según estudios de la Organización Mundial de la Salud, los valores que se encuentran de arsénico están un poco por encima del mínimo permitido, especialmente en lugares alejados de las grandes ciudades, en los parajes que no tienen acceso al agua potable. Por ello, es necesario brindar una solución a este problema. Una de las cosas que estamos estudiando ahora es cómo lograr un filtrado del agua que remueva de manera eficiente y 100 % segura el arsénico”.

Este proyecto está en un etapa experimental avanzadas, ya que están estudiando un sistema en el cual utilizan poros de carbón activado al que le agregan distintos tipos de metales, algunos de los cuales favorecen más o menos la remoción del arsénico. “Es decir, estamos intentando obtener filtros que sean económicos, accesibles para todas las personas y que además sean muy eficientes a la hora de potabilizar el agua removiendo el arsénico”, sostiene.

Nanomaquinaria medicinal

Una tercera línea de investigación en la que trabajan está relacionada con la primera —experimentación medicinal—, directa o indirectamente, y tiene que ver con las máquinas a escala nanométrica. Porasso remarca emocionado al respecto: “Es decir, tratar de generar pequeñas maquinarias, pequeños motorcitos del tamaño de nanómetros, muy muy chiquititos. Estos sistemas se llaman rotoxanos, que forman un complejo de inclusión con otro compuesto muy interesante llamado ciclodextrina. Y acá se abre un abanico nuevamente muy grande, porque estas ciclodextrinas tienen propiedades muy curiosas. Para que se lo imaginen, es como si fuera un vaso sin fondo ni tapa, solamente con los laterales. La parte interior es altamente hidrofóbica —es decir, que no le gusta el agua—, pero la parte exterior sí prefiere estar en contacto con el agua. Entonces, forma estos motorcitos que tienen gran potencial. Algunos compuestos hidrofóbicos pueden quedar atrapados dentro de esta ciclodextrina y estar inmersos en una solución acuosa. De esta manera, se solubilizan compuestos que, en principio, son insolubles”.

Evidentemente, se nota que Rodolfo ama lo que hace y su trabajo lo motiva día a día, se puede ver en sus ojos mientras continúa explicando: “Acá las cosas que se pueden hacer son muchas. Por ejemplo, buscar medicamentos que en principio no funcionarían bien en seres humanos —que estamos hechos en base a agua— y que, al combinarlos con estas ciclodextrinas, potencialmente podrían llegar a funcionar. Otra opción es colocar algo dentro de esta ciclodextrina que funcione como una máquina dentro de otros sistemas más complejos, como puede ser una célula o algo aún más elaborado”.

Experimentación con logros palpables

Al consultar sobre los resultados alcanzados, Porasso destaca que, en cuanto al estudio de medicamentos, los últimos logros que ha tenido nuestro grupo están en la identificación de cuándo un antibiótico podría llegar a funcionar muy bien: “Hemos realizado una caracterización completa de cómo se comporta la membrana celular. Y cuando hablamos de membrana, estamos hablando de un sistema muy complejo. Básicamente, es como una esfera de lípidos. En particular, con un antibiótico. Si el antibiótico es activo, le produce una alteración: hemos caracterizado cómo cambia esta estructura. Y cuando un antibiótico no va a funcionar —es decir, que no tendrá efecto sobre la enfermedad—, el comportamiento de la membrana es totalmente distinto”. Entonces, de esta manera, gracias a estos estudios pueden predecir —fácilmente— si un antibiótico va a funcionar o no.

En cuanto a las investigaciones para lograr agua potable, se encuentran en una fase inicial: “Sí hemos encontrado, por ejemplo, qué metales son muy buenos para remover el arsénico. En la próxima etapa, lo que necesitamos concretar es: ¿qué cantidad de este metal tenemos que poner?, ¿cómo lo tenemos que incorporar?, ¿dónde?, ¿cuánto es mucho o poco?, es decir, determinar el límite óptimo para que mientras menos cantidad haya, sea mejor”, alega Rodolfo Porasso y destaca: “Estamos tratando de encontrar esa relación entre costo y beneficio para obtener el mejor sistema. Para que sea económico y muy eficiente. Además, siendo San Luis una provincia llena de parajes, sería un gran logro que uno pudiera obtener este tipo de filtros y que su fabricación no sea extremadamente compleja ni difícil”.

Cabe resaltar que el desarrollo de este tipo de filtrado tiene un enorme potencial económico y de exportación. El investigador del IMASL y nuevo decano de la FCFMyN, lo comprende y remarca: “Estamos hablando que casi el 60 % del mundo no tiene acceso al agua potable de manera directa. Si uno se pone ambicioso, realmente podría decir que podríamos fabricarlo y exportarlo. Algo que nos caracteriza mucho a los científicos es que a veces esa parte nos la olvidamos. Nosotros hacemos las cosas para el bien de la humanidad y no buscamos ningún tipo de beneficio propio. Nuestras publicaciones son abiertas, accesibles para todas las empresas. Las empresas pueden tomar nuestros estudios, hacer uso de ellos y aprovechar nuestros resultados para mejorar incluso sus propios productos”.