Vinculación estratégica para el desarrollo de medicamentos de síntesis química

 

 Vinculación estratégica para el desarrollo de medicamentos de síntesis química

A partir de la puesta en marcha de la primera planta pública para la producción de Ingredientes Farmacéuticos Activos (IFAs), el INTI convocó a referentes de la industria farmacéutica y farmoquímica para conversar sobre las necesidades del sector e identificar oportunidades de articulación público-privadas.

El equipo de profesionales del Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) a cargo de la Planta de Ingredientes de Farmacéuticos Activos (IFAs) recibió en la sede Parque Tecnológico Miguelete a representantes de empresas farmacéuticas y farmoquímicas para propiciar el trabajo conjunto para el desarrollo de nuevos productos.

El encuentro contó con la presencia de una invitada especial: Elvira Zini. 

La directora de Asuntos Científicos y Técnicos Laboratorios Richmond brindó un panorama de la actualidad del sector en el que destacó los desafíos que se le presentan. 

“El mundo demanda hoy reformas al sistema de salud. 

Los cambios demográficos- con una menor tasa de nacimientos y una expectativa de vida más prolongada que llevan a un envejecimiento de la población-; las nuevas tecnologías -que, como la IA (Inteligencia Artificial), reformatean al sector; y el progreso de la biotecnología -que acelera los tiempos de producción y ofrece nuevos tratamientos- nos conducen hacia una medicina de precisión, que toma en cuenta las características genéticas, ambientales y del estilo de vida de cada persona. 

En este escenario, más del 60% de la facturación mundial de fármacos corresponde a la producción de moléculas químicas; un dato que respalda la capacidad de emprender nuevos desarrollos en este ámbito”.

La industria vinculada con la producción de medicamentos constituye un sector estratégico: representa, de acuerdo con el informe de CILFA (2022), aproximadamente un 5% del valor agregado industrial del país; y a nivel regional ocupa el tercer lugar en importancia luego de Brasil y México. 

Es un sector que se conecta con la generación de conocimiento científico; la tecnología; la atención de la salud y la producción de bienes con alto valor agregado.

La Planta IFAs del INTI -única planta pública en el país con estas características- se constituye en un aliado idóneo para la industria en la cadena de valor de medicamentos, aportando capacidades y recursos humanos altamente calificados para fortalecer la producción de principios activos de calidad y así potenciar la producción nacional y la innovación.

En este sentido, la gerenta general del laboratorio PROFARSE (Productora Farmacéutica Rionegrina Sociedad del Estado), Marne Livigni, compartió durante la reunión la experiencia de trabajo conjunta con el INTI para la producción de un nuevo medicamento. 

“Los desarrollos en curso con la institución nos brindan la posibilidad desde el ámbito público de responder a una enfermedad tan contagiosa como es la tuberculosis”.

Por su parte, la Dra. Lucía Gandolfi Donadío, responsable del Departamento de Ingredientes Activos y Biorrefinería del instituto se mostró esperanzada de que a partir de este encuentro se generen nuevos proyectos de desarrollo -y de escalado y optimización de los procesos de síntesis química- para la producción de IFAs; mientras que la Dra. María Julieta Comin, gerente de Desarrollo Tecnológico e Innovación del INTI cerró el encuentro destacando que “nuestro instituto no solo transfiere tecnología; también ofrece a la industria la posibilidad de producir y perfeccionar sus desarrollos. 

Aquí reside el leitmotiv de este primer encuentro: presentarles esta nueva capacidad al servicio del sector”.

Participaron también de este encuentro: 

CAPDROFAR, Gador, Tuteur, Laboratorios Casasco, Laboratorios Andrómaco, Nanox Release Technology, Laboratorios Sidus, Triquim, Framingham Pharma, Lab. Fecofar, Laboratorio Varifarma, Maprimed, Craveri SAIC, Lab. Raffo e Instituto Leloir.

INTI

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Seguridad química en la agenda regional de la prevención

  

La seguridad química en la agenda regional de la prevención

El Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI) fue sede del V Curso Regional de Seguridad y Protección en Laboratorios Químicos, un espacio de formación técnica, con foco en la cultura de la prevención.

El curso fue organizado en conjunto con el Ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio Internacional y Culto, con el respaldo de la Organización para la Prohibición de las Armas Químicas (OPAQ), y se realizó en la sede del Parque Tecnológico Miguelete del INTI.

El encuentro tuvo como objetivo sensibilizar sobre la prevención de situaciones riesgosas y promover una comprensión profunda de la seguridad en el manejo de sustancias químicas. 

Con la participación de especialistas del Instituto, esta iniciativa fue más allá de la transmisión de protocolos. 

Se trató de comprender a fondo cada aspecto de la seguridad, incluyendo temas como manejo y almacenamiento de sustancias químicas, sistema globalmente armonizado de etiquetado (SGA), gestión de residuos peligrosos e identificación de riesgos, entre otros.

En esta oportunidad participaron 16 técnicos de Argentina, Brasil, Bolivia, Colombia, Costa Rica, Ecuador, Guatemala, México, Nicaragua, Panamá, Paraguay y Uruguay, representantes de sectores clave, desde laboratorios de explosivos, criminalística, combustibles nucleares hasta unidades de Interpol.

La apertura del encuentro estuvo a cargo de la embajadora Moira Wilkinson y contó con la participación del encargado de programas de la OPAQ, Dr. Roman Warchol y de la gerente de Comunicación y Relaciones Institucionales del INTI, Lic. María Eugenia Suárez.

El INTI cumple un rol clave en este ámbito. 

Con décadas de experiencia, se ha consolidado como referente regional, impulsando una sólida cultura de prevención en laboratorios y plantas industriales de la región, y formando profesionales capacitados para enfrentar los desafíos que plantea la seguridad química.

Como parte de la capacitación, los participantes realizaron visitas a los laboratorios de Química, Ambiente, Celulosa y Papel, y Caucho del INTI a fin de conocer los protocolos de seguridad en cada sector y entender cómo se aplican en la práctica las normativas y procedimientos de seguridad.

“Estos cursos fortalecen la seguridad química en los laboratorios a nivel regional. 

Al hacer de la prevención parte de su labor; los profesionales que participan crean un legado que trasciende las fronteras, promoviendo entornos más seguros”, concluye Jimena Echeverry, miembro del equipo de coordinación de la capacitación y a cargo de la subgerencia de Química y Ambiente del INTI.

INTI

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Recubrimientos de semillas para favorecer la productividad de los cultivos

 

 Semillas de maní preinoculadas en biopolímero de recubrimiento. Foto: gentileza investigadora.

Desarrollan recubrimientos de semillas para favorecer la productividad de los cultivos

El proyecto, encabezado por una científica del CONICET y el INTA, apuesta a formular una serie de polímeros naturales, biodegradables y de bajo costo que puedan vehiculizar insumos agronómicos, tanto químicos como biológicos. Uno de estos desarrollos ya ha sido licenciado a una empresa del sector agroindustrial.

Un equipo de científicas argentinas encabezado Mariana Melchiorre, investigadora del CONICET, el INTA, y la Universidad Nacional de Córdoba (UNC), trabaja en el desarrollo de recubrimientos para semillas y granos, formulados con componentes orgánicos naturales, biodegradables y de bajo costo, que permitan vehiculizar diferentes insumos agronómicos (tanto químicos como biológicos), con el objetivo de incrementar la productividad de los cultivos de forma sustentable. 

Se trata de matrices poliméricas, constituidas con almidón y otros compuestos de grado alimenticio, de origen nacional y alta disponibilidad.

“Los productos que conforman esta plataforma de biopolímeros para usos agroindustriales sustentables son aptos tanto para su uso en agricultura convencional y con alta demanda de insumos, como en producciones agroecológicas”, afirma Melchiorre, quien tiene su lugar de trabajo en la Unidad de Estudios Agropecuarios (UDEA, CONICET-INTA), en Córdoba.

En este marco, a través del INTA y la UNC, el equipo ya otorgó una licencia de know how a la empresa Ceres Demeter, una PyME de la ciudad de Rio Cuarto (Córdoba), para la producción y comercialización de un recubrimiento biopolimérico exclusivo para semillas de maní, que permite vehiculizar bacterias fijadoras de nitrógeno, minimizando la necesidad de fertilizantes químicos. 

Esta transferencia implica que la empresa riocuartense formula el biopolímero y  lo comercializa a empresas maniseras para que estas lo apliquen sobre semillas usando equipamiento especifico, con el objetivo final de mejorar la productividad del cultivo.

Además, recientemente, la “Plataforma de biopolímeros para usos agroindustriales sustentables” recibió el Sello de “Bioproducto Argentino”, en la categoría Certificado de Interés en Investigación, a partir del dictamen favorable previo de la Comisión Nacional Asesora en Biomateriales (COBIOMAT), que evaluó el contenido biobasado de los productos de la plataforma.

Semillas de soja preinoculadas en biopolímero de recubrimiento. Foto: gentileza investigadora.

Semillas preinoculadas

Los biopolímeros desarrollados se pueden aplicar como recubrimiento o coating de semillas de cultivos extensivos, como soja, maíz, maní y poroto, o en forma de adhesivo para procedimiento de peletizado o peleteo en semillas de tamaño pequeño (hortícolas, aromáticas, forrajeras). 

En ambos casos, las matrices poliméricas posibilitan vehiculizar insumos químicos o biológicos y obtener lo que se conoce en el mercado como semillas preinoculadas.

“En la mezcla es posible incorporar, por ejemplo, bacterias fijadoras de nitrógeno en semillas de leguminosa, que minimizan la necesidad de usar fertilizantes químicos en el momento de la siembra. 

También, pueden incluirse otro tipo de microorganismos benéficos, como promotores de crecimiento o biocontroladores”, explica la investigadora, que también es docente de Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales (FCEFyN) de la UNC. 

A esta casa de estudio también pertenecen las otras dos integrantes del equipo de trabajo, las ingenieras químicas Florencia Grasso y Patricia Montoya.

Cuando la mezcla biopolimérica, con los insumos, se utiliza en forma de coating, se aplica con máquinas tratadoras profesionales en pequeñas dosis ajustadas para cada tipo de semilla, formando una película fina, y consistentemente adherida, que protege el tegumento y aumenta su resistencia y fluidez durante la siembra. 

Cuando se emplean como adhesivo, el modo de vehiculizar los insumos es similar: se mezclan con la matriz polimérica y se aplican durante el proceso de peletizado.

Melchiorre explica que, además, el grupo estudia la estabilidad biológica en el tiempo de los bioinsumos vehiculizados, con el objetivo de que los microorganismos inoculados permanezcan activos y viables sobre las semillas. 

En algunas de las formulaciones de biopolímeros desarrolladas para semillas de leguminosas, el grupo trabaja también en la evaluación propiedades físicas de las mezclas, como viscosidad y barrera al agua.

Semillas de poroto preinoculadas en biopolímero de recubrimiento. Foto: gentileza investigadora.

Ventajas de las semillas preinoculadas con biopolímeros

De acuerdo con la investigadora, actualmente, la tecnología de semillas avanza en el reemplazo de los insumos líquidos, que debe aplicar el agricultor al momento de sembrar los cultivos, por el uso de semillas preinoculadas y biofertilizadas. 

Contar con esta tecnología permite a los productores agropecuarios optimizar el uso del tiempo y minimizar las potenciales pérdidas de viabilidad de los microorganismos por prácticas agrícolas inadecuadas.

“Adicionalmente, la innovación del uso de biopolímeros en la industria semillera nos permite sustituir los polímeros sintéticos, que se utilizan mayoritariamente en la actualidad, por matrices biodegradables y de bajo costo, en las que es posible incorporar bioinsumos y mantenerlos viables. 

El empleo de compuestos naturales atiende a la sustentabilidad ambiental, dado que, al momento de la implantación del cultivo, estos recubrimientos son degradados por la microbiota del suelo sin dejar residuos contaminantes, como los microplásticos, principal residuo de los polímeros sintéticos”, señala Melchiorre.

Evaluación de nodulación usando semillas de soja preinoculadas en biopolímero de recubrimiento. Foto: gentilieza investigadora.

Desarrollos para el sector productivo

De acuerdo con Melchiorre, la licencia a Ceres Demeter, para la producción del recubrimiento de semillas de maní, marcó un hito que le abrió al grupo la oportunidad de relacionarse con otras empresas del sector agroindustrial, para la potencial transferencia de otros productos de la plataforma.

“En la actualidad nos encontramos trabajando en el desarrollo y la validación de otras formulaciones para cultivos extensivos, como soja y vicia, en vinculación con una empresa global dedicada a la producción de inoculantes. 

A partir de este proyecto, esperamos concretar la transferencia de nuevas formulaciones”, señala la investigadora. 

En este sentido, la científica destaca que ya cuentan con una formulación validada para recubrimiento de poroto blanco.

Además de recubrimientos para diferentes usos agrícolas, el grupo ha desarrollado una formulación para vehiculizar, a través de granos de maíz, un medicamento que tiene por función reducir temporalmente la postura de huevos de palomas. 

La mezcla del biopolímero con nicarbazina, una droga de uso veterinario de probadas propiedades ovistáticas, se aplica como una fina película que se adhiere fuertemente a la superficie de los granos enteros. 

“Al ser consumido de forma sostenida por las palomas, este medicamento incrementa los niveles del compuesto activo en sangre y reduce la oviposición, lo que permite controlar de manera ética el crecimiento y la sobrepoblación de palomas urbanas; animales que pueden trasmitir distintas enfermedades infecciosas. 

Este desarrollo se realizó conjuntamente con personal del Instituto de Diversidad y Ecología Animal (IDEA, CONICET-UNC) y en este momento estamos buscando empresas interesadas en la adopción de la tecnología”, concluye Melchiorre.

Por Miguel Faigón

CONICET

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El Premio Nobel de Química fue para descubrimientos revolucionarios en el campo de las proteínas

 

 Ilustración de los ganadores del Premio Nobel de Química 2024. Créditos: Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach

El Premio Nobel de Química fue para descubrimientos revolucionarios en el campo de las proteínas

Especialistas del CONICET explican los aportes de los ganadores.

La Real Academia Sueca de las Ciencias otorgó el Premio Nobel de Química 2024 al estadounidense David Baker, por sus fundamentales contribuciones “para el diseño computacional de proteínas”, y -la otra mitad del premio- al británico Demis Hassabis y al norteamericano John M. Jumper, por su aporte clave para la predicción de la estructura de las proteínas.

El comunicado publicado hoy por la Academia destaca que Baker logró construir proteínas completamente nuevas, mientras que Hassabis y Jumper desarrollaron un modelo de inteligencia artificial (IA) que permite predecir las complejas estructuras de las proteínas, algo que se intentaba lograr desde hacía medio siglo. Ambos descubrimientos tienen aplicaciones potenciales enormes.

Las proteínas son las herramientas responsables de controlar e impulsar todas las reacciones químicas que constituyen la base de la vida. 

Estas moléculas suelen estar formadas por bloques de aminoácidos (existen 20 diferentes), que pueden ser considerados como los componentes básicos de la vida.

“El ADN contiene la información para sintetizar las proteínas y estas son, esencialmente, las moléculas que llevan a cabo las funciones de las células”, señala Maximiliano Juri Ayub, investigador del CONICET en el Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis (IMBIO-SL, CONICET-UNSL), para dar una idea del nivel de importancia de estas moléculas y del impacto que pueden tener descubrimientos revolucionarios en este campo.

En 2003, Baker consiguió utilizar los bloques de aminoácidos para diseñar una nueva proteína distinta a todas las otras que se conocían en la naturaleza. 

Desde ese momento, su equipo de investigación ha producido numerosas proteínas, incluidas algunas que pueden usarse como fármacos, vacunas, nanomateriales y sensores diminutos.

“El diseño computacional de proteínas es una estrategia que involucra distintas metodologías que nos permiten, basados en estructuras proteicas conocidas, diseñar nuevas proteínas o modificar las que ya existen. 

Baker no solo es el pionero, sino que también es el principal referente en este terreno. 

Las herramientas que ha desarrollado son utilizadas hoy en todo el mundo”, señala Laura Mascotti, investigadora del CONICET en el Instituto de Histología y Embriología de Mendoza (IHEM, CONICET-UNCUYO).

Respecto de los posibles usos del diseño computacional de proteínas, Mascotti destaca que “las aplicaciones que esto tiene son increíbles y súper amplias, y van desde el diseño de vacunas o fármacos que inhiban proteínas con fines terapéuticos, al desarrollo de sensores o el diseño de biocatalizadores”.

El segundo descubrimiento premiado hace referencia a la predicción de las estructuras proteicas. 

En las proteínas, los aminoácidos se unen en extensas cadenas que se pliegan para formar una estructura tridimensional, que es decisiva para el cumplimiento de sus funciones. 

Desde los años 70 del siglo pasado, los especialistas buscaron predecir estas estructuras a partir de secuencias de aminoácidos.

“Desde hace tiempo se sabe que la secuencia lineal de aminoácidos ‘determina’ la estructura tridimensional de las proteínas. 

Sin embargo, la estructura tridimensional de las proteínas debía ser determinada por métodos experimentales -principalmente difracción de rayos X- muy costosos, difíciles y que no podían ser masificados”, explica Juri Ayub.

Finalmente, hace cuatro años Hassabis y Jumper presentaron un modelo de IA llamado AlphaFold, con el que se han podido predecir la estructura de prácticamente los 200 millones de proteínas conocidas.

“Esta nueva herramienta nos permite predecir la estructura de proteínas para las que no tenemos datos experimentales con un alto grado de precisión y certeza”, explica Mascotti.

Desde 2020, AlphaFold ha sido utilizado por más de dos millones de personas de 190 países. 

Entre sus infinitas aplicaciones, los investigadores pueden ahora comprender mejor la resistencia a los antibióticos y crear imágenes de enzimas capaces de descomponer el plástico.

“Antes, para conocer la estructura de una proteína dependíamos de la cristalografía de rayos X, pero no todas las proteínas se pueden cristalizar. 

O bien generar un modelo, pero para eso era necesario contar con una proteína similar ya disponible. 

Esto ahora ya no es necesario gracias AlphaFold. 

Acceder a esta información nos permite conocer precisamente cómo se estructura en el espacio una proteína, cómo interactúa con sus dianas, saber si podemos diseñar mutaciones ‘a medida’, o si podemos alterar sus funciones, o rediseñarla para que se comporte de una u otra manera”, explica Mascotti.

La investigadora del CONICET destaca que en los últimos años se ha producido una gran sinergia en torno a estas dos herramientas, “porque ahora podemos diseñar computacionalmente proteínas completamente nuevas, que no existen en la naturaleza, y predecir qué estructura van a tener con gran precisión, y así estimar también cómo se van comportar cuando las obtengamos experimentalmente “. 

En este sentido, Mascotti señala que el propio Baker ha incorporado el uso de AlphaFold a su trabajo.

“Yo creo que esta premiación es histórica. 

Me alegra que la relevancia de estos descubrimientos sea tenida en cuenta hoy, porque es algo que está pasando en este momento, no es un descubrimiento que ocurrió hace tiempo y que se resignifica. Personalmente, me llena de entusiasmo que esto ocurra”, agrega la investigadora del CONICET.

Un poco de historia

El investigador del CONICET en el Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires (IIBBA, CONICET-Fundación Instituto Leloir) Julio Caramelo explica que la mayor parte de lo que sucede en las células es mediada por alguna proteína. La información para fabricarlas está en segmentos de nuestro ADN denominados genes. 

“En principio nuestro ADN tiene información para fabricar más de 21 mil proteínas distintas, cada una con una secuencia de aminoácidos característica. 

Lo interesante es que una vez fabricada muchas cadenas proteicas se pliegan en el espacio de una forma muy definida, que es necesaria para que pueda cumplir con su función biológica. 

Cambios en la secuencia de aminoácidos, por ejemplo, por una mutación adquirida luego de nacer o por una mutación genética, pueden hacer que una proteína no se pliegue de forma correcta y llevar a que su actividad biológica se pierda o esté descontrolada.”, afirma Caramelo.

Desde que en 1972 el estadounidense Christian Anfinsen obtuvo el Nobel por haber demostrado que la información para que una proteína se pliegue correctamente está codificada en su secuencia de aminoácidos, miles de investigadores trataron de predecir la estructura de una proteína a partir de su secuencia.

“Conocer el código podría permitir abrir un mundo de posibilidades. 

Por una parte, permitiría explicar a nivel molecular el funcionamiento de miles de procesos biológicos, y consecuentemente comprender miles de enfermedades. 

Asimismo, el manejo de este código nos permitiría diseñar proteínas que nunca existieron en la naturaleza. 

Esto abre un mundo de posibilidades en numerosos campos como la salud humana, la tecnología de alimentos o los materiales”, señala Caramelo.

De acuerdo con el investigador, una particularidad del código de plegado proteico es que es muy indirecto, a diferencia del código del ADN que se emplea para fabricar las proteínas que funciona de una forma bastante lineal. 

“Es por eso que los avances en este campo fueron relativamente lentos durante más de 40 años”, afirma.

Aunque claramente había un patrón de información, era demasiado complejo como para encontrarlo usando las técnicas tradicionales. 

Esto cambió dramáticamente hace unos pocos años cuando se comenzaron a usar las herramientas de aprendizaje profundo. 

“Hoy por hoy uno puede predecir con bastante certeza la estructura de una proteína a partir de su secuencia de aminoácidos. 

La velocidad de estos avances ha sido impresionante, y en muy poco tiempo este conocimiento demostró su validez y utilidad, siendo realmente revolucionarios”, concluye Caramelo.

Por Miguel Faigón

CONICET

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Nuevos datos sobre procesos químicos naturales que regulan un contaminante atmosférico que afecta la calidad del aire

 

 Representación gráfica de la distribución de los halógenos naturales en el hemisferio Norte. Foto: gentileza investigadores

Aportan nuevos datos sobre procesos químicos naturales que regulan un contaminante atmosférico que afecta la calidad del aire

Investigadores del CONICET lideraron un estudio internacional que determinó, por primera vez, cómo los halógenos emitidos desde el hielo polar reducen las concentraciones de ozono en latitudes medias del hemisferio norte. 

La comprensión de estos fenómenos es clave para desarrollar estrategias que mitiguen los efectos de este gas en la salud pública.

Los halógenos son un grupo de elementos químicos muy reactivos, entre los cuales se encuentran el cloro, el bromo y el yodo. 

Por su alta reactividad, pueden provocar que ciertas sustancias, como el ozono, un contaminante de la calidad del aire en capas bajas de la atmósfera, se descompongan más rápido de lo habitual.

Investigadores del CONICET lideraron un estudio internacional que demuestra, a través de un modelo computacional, que los halógenos liberados desde el hielo ártico tienen un impacto significativo en la reducción del ozono, no solo dentro del casquete polar, sino también sobre las latitudes medias (47°N a 60°N) del hemisferio norte, puntualmente durante la primavera. 

El trabajo, publicado en la prestigiosa revista PNAS, aporta datos hasta ahora desconocidos sobre un fenómeno natural que, pese a ser esencial a la hora de estudiar la calidad del aire, no ha sido aún contemplado en los modelos globales utilizados para hacer proyecciones sobre la evolución del clima.

“Hay una disminución en los niveles de ozono debido a la interacción con los halógenos, particularmente en primavera, en las latitudes medias del hemisferio norte. Esto es muy relevante desde el punto de vista social y del impacto sobre la calidad de aire urbano, ya que hay muchas personas que viven en esas latitudes. 

Canadá y toda la zona escandinava se ven fuertemente afectadas, impactando incluso sobre ciudades densamente pobladas de Estados Unidos y el resto de Europa”, comenta Rafael Fernandez, investigador del CONICET en el Instituto Interdisciplinario de Ciencias Básicas (ICB, CONICET-UNCUYO), y uno de los líderes del estudio internacional junto a los becarios doctorales Lucas Berná y Orlando Tomazzeli.

Lucas Berná, Orlando Tomazzeli y Rafael Fernandez.

El científico afirma que las masas de aire frío provenientes del Ártico llegan a las latitudes medias enriquecidas en halógenos y bajas en ozono, lo que termina siendo positivo para los habitantes de esas zonas, ya que se trata de un fenómeno natural que colabora con la reducción de la contaminación regional asociada a este elemento gaseoso.

En el Ártico, durante la primavera, las bajas temperaturas y la luz solar intensa crean condiciones especiales donde los halógenos, que son emitidos de forma natural desde el océano y se depositan sobre la superficie de la nieve y el hielo, reaccionan y se reciclan mediante procesos fotoquímicos. 

“Todos los años, en primavera, hay un pulso de emisión de halógenos que ocurre desde los polos, que, comparado con la emisión de halógenos globales de todo el planeta, no es importante; pero que si uno se limita a las regiones polares y su periferia, puede llegar a producir una reducción de entre un 10 a un 40 por ciento en los niveles de ozono superficial, dependiendo de la latitud”, explica el científico, quien pudo realizar parte de su investigación en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España gracias al Programa de Financiamiento Parcial de Estadías Breves en el Exterior del CONICET para investigadores asistentes y adjuntos, y agrega: 

“Además, nuestro modelo predice que el fenómeno también ocurre en la Antártida y estamos trabajando actualmente para evaluar si estos pulsos de halógenos pueden alcanzar la Patagonia durante la primavera Austral”.

El estudio es la continuación de una serie de trabajos realizados previamente por el equipo científico relacionados con la interacción química-clima que poseen los halógenos naturales. 

En este sentido, además, presenta una evaluación y una comparación temporal del impacto de los halógenos sobre el ozono troposférico (el más cercano a la superficie de la Tierra) desde tiempos preindustriales hasta la actualidad: 

“En las simulaciones hemos observado que el impacto de los halógenos ha cambiado con el tiempo. 

Cuando las sustancias emitidas desde los polos se mezclan con los contaminantes emitidos por la acción humana desde las ciudades, ocurren una serie de reacciones que alteran la eficiencia química y la intensidad de las emisiones. 

A ese fenómeno, nosotros lo hemos llamado Amplificación Antropogénica de las Emisiones Naturales (AANE, por sus siglas en inglés) y permite explicar la diferencia entre lo que ocurre hoy y lo que ocurría en tiempos preindustriales. Nuestra estimación es que la intensidad de este proceso en el Ártico ha cambiado hasta un 6 u 8 por ciento, y se espera que hacia el futuro siga cambiando”, comenta Fernandez.

En conclusión, el estudio subraya la importancia de comprender cómo los halógenos emitidos naturalmente desde el hielo polar interactúan con el ozono y cómo estas interacciones han cambiado a lo largo del tiempo, especialmente bajo la influencia de la actividad humana. 

Estos hallazgos no solo revelan detalles críticos sobre la química atmosférica, sino que también destacan la necesidad de seguir investigando cómo los cambios en el clima y la contaminación podrían amplificar o alterar estos procesos en el futuro. 

“En un contexto más amplio, este proyecto busca determinar cuál es la “línea de base” natural que poseen las emisiones provenientes de la Antártida y el Ártico sobre los niveles de ozono y metano existentes en las regiones periféricas y prístinas del hemisferio sur, así como sobre las regiones densamente pobladas en las latitudes altas del hemisferio norte. 

La comprensión de estos fenómenos es clave para desarrollar estrategias que mitiguen sus efectos en la salud pública y el cuidado del medio ambiente”, concluye el científico

Referencia bibliográfica:

Fernandez Rafael P., Berná Lucas, Tomazzeli Orlando, Mahajan Anoop S., Li Qinyi, Kinnison Douglas E., Wang Siyuan, Lamarque Jean-François, Tilmes Simone, Skov Henrik, Cuevas Carlos A., Saiz López, Alfonso (2024) Arctic halogens reduce ozone in the northern mid-latitudes. PNAS. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2401975121

Por Leonardo Fernández 

CONICET

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Litio Un centro del CONICET será el único en Argentina en producir un elemento clave para la fabricación de baterías

 

 Agustín Spaltro, profesional del CONICET. Foto: CONICET Fotografía/R. Baridón

Litio Un centro del CONICET será el único en Argentina en producir un elemento clave para la fabricación de baterías

Es el flúor, un gas altamente reactivo capaz de secar la humedad del electrolito que les provee la carga eléctrica, garantizando su vida útil y condiciones de seguridad. 

Recientemente llegó a la Argentina un compuesto, desarrollado en Alemania por un profesional del organismo, que lo contiene inactivo en su interior, lo que permitió su traslado seguro. 

Gracias a este proyecto se podrá reiniciar a nivel nacional una rama química con importantes aplicaciones en la industria farmacéutica.

El Centro de Química Inorgánica (CEQUINOR, CONICET-UNLP-asociado a CICPBA) ultima detalles para comenzar a trabajar en la producción de flúor, un gas de gran utilidad para múltiples disciplinas pero, en particular, fundamental para uno de los últimos procesos de la obtención del hexafluorofosfato de litio o electrolito, el “corazón” de las baterías de litio, encargado de aportarles los iones que originan la carga eléctrica: la eliminación del agua residual que, de no quitarse, pone en riesgo la vida útil y condiciones de seguridad de las baterías. 

Es gracias a la llegada al país de un compuesto salino desarrollado en Alemania por Agustín Spaltro, miembro de la Carrera del Personal de Apoyo (CPA) del CONICET en ese centro de investigación, capaz de contener en su interior un gran volumen de flúor inactivo, lo que facilitó un traslado internacional seguro pese a tratarse de un elemento altamente reactivo. 

Si bien Argentina tiene una larga tradición en química del flúor que data de los años ’50, la producción se interrumpió hace años, por lo que a partir de este proyecto el CEQUINOR será el único espacio nacional dedicado a ella.

Recipiente que contiene la sal con el flúor inactivo. Foto: CONICET Fotografía/R. Baridón

“El proceso de producción de flúor es altamente peligroso, pero relativamente sencillo si uno cuenta con la infraestructura necesaria para desarrollarlo”, apunta Spaltro, y añade: 

“El problema es que hace tiempo no se produce en Argentina, entonces poder contar con una muestra implica muchas complicaciones. 

Primero, hay que traerlo desde el exterior, y es especialmente difícil transportarlo, porque es un elemento muy reactivo. 

Durante una estadía que realicé por tres meses a comienzos de 2023 en un laboratorio de la Universidad Libre de Berlín, Alemania, pude preparar algo superador que permitió traer flúor al país en condiciones de seguridad menos extremas”.

Además de adquirir conocimientos acerca de la química del flúor, su manipulación y el manejo de las líneas de vacío necesarias para su uso en laboratorios, Spaltro aprovechó la estadía en Alemania para preparar una sal, o hexafluoroniquelato de potasio, resultante de la síntesis bajo ciertas condiciones experimentales de otras dos sales –fluoruro de níquel y fluoruro de potasio– que es capaz, primero, de absorber el flúor en su estado gaseoso; luego, de contenerlo inactivo; y finalmente, de liberarlo por calentamiento, a temperaturas superiores a los 450 grados centígrados. 

La muestra que llegó al país es de casi dos kilos y medio, con lo que se estima se podrían producir cerca de 220 litros de flúor. 

“Una vez que se libera el flúor contenido, el subproducto resultante es capaz de ser fluorado nuevamente para que vuelva a absorber flúor. 

Si bien no de manera infinita, se lo puede reutilizar para seguir produciendo”, comenta el profesional.

“El CEQUINOR tiene como uno de sus objetivos fundamentales volver a tener química del flúor, algo que se pudo producir en La Plata en los años ’50, de la mano del profesor alemán Hans Schumacher y de nuestro fundador, Pedro J. Aymonino, pero que luego se interrumpió”, cuenta Carlos Della Védova, investigador del CONICET en ese centro de investigación, y desarrolla: 

“Hoy en día son muy pocos los países que producen flúor, por un lado por la importancia estratégica que tiene y, por otro, porque se trata de un elemento difícil, que implica un proceso muy complicado, requiere conocimiento y el manejo de cuestiones de seguridad muy estrictas, y tiene importantes implicancias medioambientales”.

“Para nosotros –continúa–, en el último tiempo este elemento adquirió mucho valor, cuando comenzamos a trabajar con el electrolito que se utiliza en las baterías de litio. 

Eso hizo que cobre un potencial más palpable y nos abra un campo muy amplio de posibilidades”. 

Según comentan los expertos, tras el proceso de producción del electrolito para baterías de litio quedan restos de agua que, de no eliminarse, son capaces de descomponer ese elemento y generar subproductos que atentan contra la funcionalidad de las baterías: 

“El flúor oxida el agua, la convierte en un elemento volátil fácil de quitar y eso hace que podamos dejar al electrolito anhidro, es decir seco”, dice Spaltro.

Carlos Della Védova y Agustín Spaltro junto a la directora del CEQUINOR, Rosana Romano. Foto: CONICET Fotografía/R. Baridón

El edificio del CEQUINOR cuenta con un piso completo originalmente proyectado para la producción de química del flúor, y ese espacio se está empezando a acondicionar con la infraestructura necesaria para su manipulación. 

“Para nosotros esto abre un nuevo escalón a esta química, que implica estudios fisicoquímicos, de compuestos fluorados, que hay toda una rama en la química farmacéutica que los utiliza, y de todo un campo aún inexplorado de aplicaciones. 

Es un eslabón muy valioso en una larga cadena de posibilidades”, destaca Della Védova para finalizar.

Área de Prensa y Divulgación Científica del CCT CONICET La Plata

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Dengue Estudios in vitro Identifican extractos y compuestos de plantas argentinas que inhibieron la multiplicación del virus

 

Parte del equipo que lideró el avance: Dra. Laura Cecilia Laurella (izq.), Dr. Orlando Elso, Dra. Valeria Sülsen, Dra. Claudia Sepúlveda y Lic. Mariel Wagner.

Estudios in vitro Identifican extractos y compuestos de plaEstudios in vitro Identifican extractos y compuestos de plantas argentinas que inhibieron la multiplicación del virus del dengue

Especialistas del CONICET detectaron extractos y compuestos de origen vegetal que en cultivo de células frenaron la multiplicación del patógeno de manera efectiva y selectiva. 

La siguiente etapa de la investigación es aislar y profundizar el estudio de moléculas activas necesarias para explorar el diseño de antivirales efectivos.

Para las personas que contraen dengue, no existe por el momento un medicamento específico. Se les prescribe remedios para reducir los dolores musculares y la fiebre, tomar mucha agua y otras medidas. 

Ahora, especialistas del CONICET detectaron extractos y compuestos naturales de un grupo de plantas de la familia Asteraceae que lograron inhibir de manera efectiva y selectiva la multiplicación del virus del dengue en experimentos in vitro. 

El estudio, publicado en Molecules, abre caminos para el posible desarrollo de fármacos antivirales contra ese patógeno.

Otros autores del trabajo: Dr. Augusto Bivona (izq.), Dr. Cesar Catalán, Dr. Hernán Bach, Dra. María Clavin y Dra. Mariana Selener.

“Estos resultados demuestran que las especies de la familia Asteraceae y sus constituyentes químicos representan fuentes valiosas de nuevas moléculas antivirales. 

Evaluamos extractos y compuestos obtenidos de plantas de distintos puntos del país. 

El siguiente paso será purificar los extractos para obtener las moléculas activas que puedan ser útiles para diseñar antivirales contra el virus del dengue. 

Además, se profundizará en el estudio de los compuestos activos ya identificados”, afirma Valeria Sülsen, líder del avance e investigadora del CONICET en el Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco (IQUIMEFA, CONICET-UBA).

Las infecciones con el virus dengue afectan a personas de todas las edades y pueden cursar la enfermedad de forma asintomática o provocar desde un cuadro leve a una patología aguda similar a una gripe grave, u ocasionalmente evolucionar a un dengue grave (dengue hemorrágico) que provoca complicaciones que pueden ser mortales.

El estudio demuestra que especies de plantas de la familia Asteraceae representan fuentes valiosas de nuevas moléculas antivirales.

Plantas argentinas de la familia Asteraceae

El equipo de investigación del CONICET recolectó muestras de seis especies de plantas (Grindelia pulchella, Helenium radiatum, Campuloclinium macrocephalum y otras) de la familia Asteraceae en las provincias de Catamarca, Entre Ríos y Buenos Aires. 

En el laboratorio obtuvieron 12 extractos y evaluaron otros 14 compuestos naturales ya aislados por el grupo a partir de plantas de la misma familia. 

Llevaron a cabo ensayos in vitro (en cultivo de células) y midieron la capacidad para inhibir una de las variedades o serotipos del virus del dengue de mayor prevalencia en Argentina: DENV-2.

“En general, el uso del DENV-2 en ensayos in vitro es el habitual para la búsqueda de nuevos candidatos antivirales para el tratamiento del dengue. 

Este es un virus altamente infeccioso y puede causar una enfermedad grave, incluso la muerte. 

Ha sido responsable de grandes brotes de dengue en todo el mundo y ahora somos testigos de uno en el país. 

Además, dado que multiplica bien en cultivo de células, facilita su estudio en el laboratorio”, señala Claudia Sepúlveda, investigadora del CONICET en el Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, UBA-CONICET) y también autora del estudio.

Placas de Petri en las que se aplicaron extractos y compuestos naturales de un grupo de plantas de la familia Asteraceae sobre células infectadas con el virus del dengue.

Los estudios in vitro demostraron que cuatro extractos y tres compuestos naturales fueron capaces de inhibir de manera efectiva y selectiva la replicación del serotipo 2 de DENV. 

“Ejercieron una acción inhibidora efectiva y selectiva durante la multiplicación intracelular de DENV-2, señala Mariel Wagner, becaria doctoral de la UBA en el departamento de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (FCEyN) de la UBA y también autora del trabajo.

“Si logramos identificar las moléculas activas presentes en los extractos que ejercen ese efecto antiviral, así como continuar con los estudios de los compuestos ya detectados, se abriría la posibilidad de diseñar fármacos con una promisoria acción antiviral”, destaca Cecilia Laurella, becaria posdoctoral del CONICET en el IQUIMEFA y también autora del estudio.

El próximo paso de esta línea de investigación es, en el caso de los extractos activos, someterlos a un proceso de purificación que conduzca al aislamiento e identificación de moléculas activas que puedan inspirar el desarrollo de fármacos antivirales sintéticos contra el virus del dengue.

“Los compuestos de origen natural precisan a menudo ser optimizados a través de la obtención de derivados, de manera de lograr mejorar su eficacia y/o selectividad o para lograr óptimas propiedades farmacocinéticas”, explica Sülsen.

En función de los resultados que se obtengan en los próximos estudios, el equipo de investigación podrá continuar con la evaluación de las moléculas activas en un modelo animal (ensayos in vivo) y la determinación de parámetros farmacocinéticos. 

“Además, se deben realizar ensayos de estabilidad y de formulación, así como ensayos de toxicidad”, puntualiza Sülsen. 

Y continúa: “Nos interesa probar su capacidad antiviral contra DENV-2 y las otras tres variedades del virus del dengue: DENV-1, DENV-3 y DENV-4. 

Para encarar ensayos clínicos en humanos, antes se necesita concluir con la investigación preclínica”.

Estructura química de los compuestos de plantas de la familia Asteraceae que en estudios in vitro frenaron de manera efectiva y selectiva la multiplicación del virus del dengue.

Más del 50% de los medicamentos disponibles actualmente en el mercado se obtuvieron de fuentes naturales o su diseño se inspiró en la naturaleza, especialmente en el caso de los agentes antitumorales y antiinfecciosos.

En las últimas décadas, la familia de plantas Asteraceae ha sido estudiada debido a la gran cantidad y variedad de principios activos de potencial relevancia para la salud humana y la búsqueda de nuevos medicamentos. 

“A la luz de los resultados de nuestro estudio, pensamos que esta familia de plantas puede ser una fuente útil para la búsqueda y desarrollo de antivirales contra el dengue”, concluye Sülsen.

Referencia bibliográfica: 

Borgo, J., Wagner, M. S., Laurella, L. C., Elso, O. G., Selener, M. G., Clavin, M., … & Sülsen, V. P. (2024). Plant Extracts and Phytochemicals from the Asteraceae Family with Antiviral Properties. Molecules, 29(4), 814.

https://doi.org/10.3390/molecules29040814

Por Bruno Geller

CONICET

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Espectrometría de masa Identifican en menos de 10 minutos los compuestos de una muestra

 

 En el laboratorio liderado por Cerutti se analizan muestras de sustancias de abuso, ilícitas y drogas de síntesis, entre otras.

Espectrometría de masa Una técnica con la que científicos del CONICET identifican en menos de diez minutos los compuestos de una muestra

Soledad Cerutti es una investigadora de gran trayectoria de esta rama científica en el país con la que asesora a la Justicia y al ámbito de Seguridad

En el verano del 2022, la noticia de un brote de intoxicación por consumo de cocaína adulterada en el conurbano bonaerense mantuvo en vilo al país. 

¿Cuál era la sustancia fulminante que provocó más de una veintena de muertes y decenas de internaciones? 

El interrogante fue develado en tiempo récord gracias a una técnica llamada “espectrometría de masa” que permite, gracias a un sofisticado equipo de determinación, conocer en menos de diez minutos los compuestos presentes en una muestra compleja y su concentración. 

La sustancia letal que se había empleado para adulterar la cocaína era el carfentanilo, un opioide sintético que se usa para dormir animales de gran porte como elefantes, rinocerontes y osos. 

“Las modificaciones en las drogas en cuanto a las síntesis químicas hoy en día van cambiando permanentemente y requieren de pruebas analíticas casi en tiempo real. 

En el caso del carfentanillo, se pudo develar el caso gracias a la técnica de la espectrometría de masa”, asegura Soledad Cerutti, científica del CONICET, directora del Instituto de Química de San Luis (INQUISAL) y una de las pioneras de la de la Espectrometría de Masa en el país. 

“Establecer la pureza, qué excipientes, la existencia o no de contaminantes y otras sustancias complejas en una muestra y cómo se van combinando las drogas, es cada vez más necesario en la lucha contra el narcotráfico. 

Un tema que nos pone en vilo permanentemente y desde el cual como científicos podemos asistir a la Justicia y al ámbito de la Seguridad”.

Cerutti, que además es integrante del Programa Nacional Ciencia y Justicia, acaba de recibir un nuevo equipamiento de última generación para realizar espectrometría de masas “de alta resolución”, un equipo conocido como Orbitrap. 

Éste permitirá identificar los compuestos químicos presentes en una muestra compleja: muestras clínicas, alimentarias, ambientales o toxicológicas, entre otras. 

“Es un equipo de última generación, con un sistema de análisis de mayor sensibilidad, alcance y capacidad identificatoria para las pruebas experimentales”, explica. 

“Asimismo, este instrumental nos va a ayudar a determinar las mínimas concentraciones de compuestos presentes en una muestra, siempre pensando en aplicar lo que uno hace a la sociedad, al bien común. 

Nuestro laboratorio tiene vinculación con el Tribunal Superior de Justicia de San Luis, puntualmente con el ámbito de la Procuraduría de San Luis, donde nos plantearon problemas específicos del ámbito judicial para asistir en el análisis de sustancias de abuso, ilícitas, drogas de síntesis y en casos de delitos complejos. 

Este equipamiento nos permitirá identificar y cuantificar compuestos de esta naturaleza presentes en una muestra”.

El ingreso de esta científica al universo de la espectrometría de masa ocurrió a través de su incorporación al grupo de Química Analítica de la Universidad Nacional de San Luis, trabajando con otra técnica, llamada espectroscopía atómica, en la que se especializó en sus inicios como becaria del CONICET. 

La espectrometría de masa surgió específicamente en la especialización de la investigadora en el exterior, la misma indica  Cerutti, “se basa en líneas generales en el estudio de los procesos de conversión de las moléculas en entidades iónicas con una determinada relación de masa/carga, lo que favorece a través de distintos mecanismos, alcanzar un análisis de identificación de compuestos desconocidos, confirmación de la existencia de sustancias conocidas, y determinación de la concentración presente en una muestra”.  

En 2004, Cerutti fue becada para realizar una estadía en el exterior, en la Universidad de Florida, Estados Unidos, donde se formó en espectrometría de masa.

“La diferencia con lo que yo venía haciendo en el campo de las espectroscopías atómicas, donde se estudiaba la interacción de la materia con la radiación a través de generar una absorción o una emisión de ésta por parte de las especies elementales y vincular este fenómeno con la concentración de los compuestos bajo estudio presentes en la muestra”, se basa principalmente en que la Espectrometría de Masa no implica en esencia la interacción de la materia con la radiación, sino que la materia la transformamos en moléculas iónicas y esa técnica es abarcativa al análisis cuali-cuantitativo de sustancias de naturaleza orgánica. 

A partir de ahí surge en su carrera el estudio de los distintos constituyentes de la materia por otra estrategia de análisis”, asegura la científica, que al regresar de Estados Unidos a Argentina, en 2009, se sumó nuevamente al grupo de Química Analítica que ya había conformado el Instituto de doble dependencia, CONICET-UNSL, conocido como INQUISAL, y que había adquirido por esos años un equipamiento de espectrometría de masa en tándem y abrió camino en esta línea de investigación pionera en el país, inicialmente con aplicaciones ambientales y de seguridad alimentaria, que en todos estos años se fue consolidando hasta llegar a ser una herramienta utilizada a requerimiento de la Justicia.

A través de la espectrometría de masa, reconoce Cerutti, se pueden analizar centenares de compuestos presentes en una muestra en un lapso de pocos minutos. 

“Su resolución es muy rápida, permitiendo en pocos minutos un análisis muy completo de la mayor cantidad de compuestos presentes en una muestra. 

Lo que conlleva más tiempo es el proceso de tratamiento de la muestra para llegar al análisis instrumental confiable. 

Eso puede implicar un desarrollo específico que, dependiendo de la complejidad, se puede extender a un tiempo de semanas-meses. 

El análisis con el equipamiento de masa es el objetivo final de toda una cadena previa de procedimientos analíticos trazables y de gran importancia para establecer un resultado fiable. 

Por eso aun en la actualidad el desarrollo de la espectrometría de masa en el país, en algunas ramas de aplicación, es incipiente”, advierte Cerutti, que además preside la Sociedad Argentina de Espectrometría de Masa (SAEM).

“Son pocos los grupos de investigación que trabajan en el área específicamente forense, por el costo del instrumental y porque se necesita una formación más allá de lo técnico. 

Es un ambiente dentro de la ciencia con muchas oportunidades de desarrollo”, asegura la científica. 

“En otros países, como Estados Unidos, Canadá, o en la Unión Europea, la aplicación de esta técnica en casos forenses, o en materia de seguridad nacional, control fronterizo, por ejemplo, incluso en cuestiones clínicas, de seguridad alimentaria, ya se ha constituido como de rutina. 

Lo que personalmente me interesa es seguir en el camino del desafío científico permanente, para desarrollar mejores métodos de detección, poder establecer la identidad y concentración de los compuestos de interés, pero, sobre todo, con los resultados científicos alcanzados, asistir al bienestar de la sociedad. 

A partir de esta inquietud que nos genera el análisis químico, aplicar nuestro conocimiento con metodologías de vanguardia, como una responsabilidad social”, concluye.

Por Cintia Kemelmajer

CONICET

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Una técnica de nanotecnología facilitará la explotación de yacimientos de hidrocarburos

  

Una técnica de nanotecnología facilitará la explotación de yacimientos de hidrocarburos

Se trata de la nanoindentación, que se desarrolla en los laboratorios de la Gerencia Química de la Comisión Nacional de Energía Atómica y el Instituto de Nanociencia y Tecnología. 

Ahora se trabaja en su aplicación para estudiar pequeños fragmentos de roca de pozos petroleros para conocer y evaluar sus propiedades mecánicas.

En uno de los laboratorios de la Gerencia Química de la Comisión Nacional de Energía Atómica y el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología CNEA-CONICET (INN), ubicado en el Centro Atómico Constituyentes, se desarrolla una técnica que facilitará la explotación de yacimientos no convencionales de hidrocarburos. 

Se trata del análisis de pequeños fragmentos de roca provenientes de los pozos mediante nanoindentación, para así obtener información que permita optimizar el procedimiento de extracción de los hidrocarburos.

“Desde el año 2000, grupos formados por investigadores y tecnólogos de la CNEA y el CONICET trabajan juntos haciendo frente a distintos desafíos con nanotecnología. 

Esta disciplina nos abrió las puertas para desarrollar numerosas y originales soluciones para áreas tan diversas como la energética, la aeroespacial, la metalúrgica, la automotriz, la biomedicina y ahora, la industria petrolera”, señala la doctora en Física Laura Steren, vicedirectora del INN.

“Trabajar en la escala nanométrica generó la necesidad de crear nuevas técnicas experimentales de estudio, como la nanoindentación, y microscopios que pudieran ‘ver’ las propiedades físico-químicas en sistemas nanoestructurados -explica-. 

Recordemos que las distancias medias entre átomos en un material cualquiera son típicamente del orden de algunas décimas de nanómetro. 

Hablamos de investigar propiedades de materiales que poseen una o más dimensiones que comprenden solamente algunas capas atómicas”.

La nanoindentación es una técnica experimental que permite conocer los parámetros mecánicos de los materiales a partir de muestras de unos pocos milímetros de diámetro. 

Consiste en hacerle una impronta del orden del micrón a la superficie del material a analizar con una pequeña punta de diamante. 

Esa punta se va introduciendo en la muestra y se registra la carga que se aplica para ingresar y cuánto penetra. 

Así se obtiene una curva que relaciona la carga con la penetración, a partir de la cual se calculan los parámetros mecánicos del material: la dureza, que es su resistencia a ser deformado en forma permanente, y su módulo elástico, relacionado con la deformación elástica o reversible.

En 2018, un equipo de físicos y geólogos de Y-TEC, la empresa de investigación y desarrollo para la industria energética de YPF y CONICET, consultó si la nanoindentación se podía aplicar sobre rocas obtenidas de la perforación de pozos de petróleo. 

Les interesaba conocer las propiedades mecánicas de esos pozos, entre ellos, de los ubicados en el yacimiento de Vaca Muerta, a partir de muestras pequeñas o recortes de perforación que se obtienen rutinariamente, en lugar de tener que medir muestras más grandes, muy costosas y difíciles de extraer.

Vaca Muerta es un yacimiento no convencional de hidrocarburos, que se encuentran a más de 2.500 metros de profundidad. 

Estos hidrocarburos están encerrados en poros muy poco conectados entre sí y para extraerlos se utiliza la técnica de fractura hidráulica, que consiste en hacer una perforación e inyectar agua a alta presión. 

De esta manera, se generan microfisuras de menos de un centímetro de diámetro que crean una red interconectada de poros por donde los hidrocarburos pueden fluir hacia el pozo.

“Cada región que la empresa explora para realizar un pozo tiene distintos tipos de rocas y, en particular, cada roca tiene diferentes propiedades mecánicas según su composición, textura y porosidad. Los físicos de rocas necesitan saber a qué profundidad del pozo es más fácil realizar la fractura hidráulica. 

Para esto, tienen que conocer las propiedades mecánicas de los minerales presentes a cada profundidad del pozo perforado”, explica la ingeniera y doctora en Ciencia y Tecnología de los Materiales María Cecilia Fuertes.

Fuertes es la investigadora del CONICET al frente del desarrollo de la técnica de nanoindentación aplicada a evaluar residuos de la perforación de los pozos. 

“La técnica convencional que se utiliza para evaluar las propiedades de las rocas consiste en extraer testigos corona, que son cilindros completos de material del pozo. 

La obtención de las coronas es muy costosa y difícil de realizar, por eso se extraen muy pocas por pozo o área explorada. 

Además, estas muestras no representan la totalidad de la profundidad del pozo, sino que son segmentos extraídos a diferentes intervalos de profundidad”, señala.

La alternativa en la que se trabaja ahora es el estudio de pequeños fragmentos de roca que se desprenden cuando se perfora un pozo. 

“A medida que el trépano realiza la perforación, sale del pozo un residuo que contiene rocas muy pequeñas. 

Estas muestras, que se obtienen a todas las profundidades perforadas, se llaman cuttings y no pueden ser evaluadas mecánicamente con los métodos convencionales porque tienen unos pocos milímetros de diámetro. 

En nuestro laboratorio las estudiamos con nanoindentación, porque esta técnica sí permite determinar las características mecánicas de materiales de muy pequeñas dimensiones”, detalla Fuertes.

En los últimos tres años de trabajo, la información obtenida a partir de los residuos de la perforación fue comparada con la que se midió para las coronas obtenidas de los mismos pozos, y así se pudo validar el nuevo método.

“La técnica que estamos desarrollando es reciente, pero ya la hemos podido aplicar para muestras obtenidas de diferentes yacimientos no convencionales de la Argentina -dice Fuertes-. 

Estamos comenzando una segunda etapa, en la cual buscamos aumentar el número de muestras evaluadas en el menor tiempo posible. 

El desafío es desarrollar un protocolo simple, rápido y económico para que YPF y otras empresas petroleras puedan caracterizar las propiedades mecánicas de los pozos de yacimientos no convencionales”.

CNEA

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