Los 10 hitos científicos de la Región en 2021

Las pruebas piloto del proyecto europeo LIFE-DESIROWS, desarrollado por los investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena Juan García Bermejo, Ángel Molina y Fran Vera, junto a un consorcio de empresas y otras instituciones, están consiguiendo eliminar en más de un 75% nitratos del agua, con tiempos de retención inferiores a dos horas. Su objetivo es convertir las aguas urbanas depuradas y con alto contenido en sales disueltas así como las aguas subterráneas del campo de Cartagena en agua apta para el regadío, separando las sales y sin generar salmuera, todo mediante el empleo de energías renovables.

De hecho, el proyecto, financiado por la Unión Europea, emplea energía renovable para conseguir convertir las aguas de pozo del campo de Cartagena en agua apta para regadío de zonas agrícolas. Se trata de una iniciativa de economía circular donde se busca recuperar y dar un uso posterior a las sales disueltas en las aguas. Para ello se hace uso también de técnicas de evaporación y destilación de la salmuera para el concentrado de las sales como son la torre de refrigeración o la compresión mecánica de vapor, procesos industriales alimentados de forma exclusiva a través de fuentes de energías renovables.

Ahora se enfrentan al reto de reciclar la salmuera eliminando en primer lugar los nitratos, recuperando parte de las sales de menor solubilidad para su posterior uso como fertilizantes y permitiendo que el resto de sales puedan tener un uso industrial.

El proyecto, que estará en marcha hasta 2023, espera conseguir el mayor rendimiento posible y recuperar más del 90% del agua desalada y eliminar los nitratos de las aguas subterráneas. Parte de las sales se recuperarán para su uso como fertilizante agrícola, quedando el resto para su aplicación en diversos usos industriales. El proceso se aplicará conjuntamente en la Desaladora de Arco Sur Mar Menor y en la EDAR de Mar Menor Sur.

Gracias a la secuenciación de los genomas de dos especies de trufas del desierto, el grupo de investigación de 'Micología, micorrizas y biotecnología vegetal' de la Universidad de Murcia, dirigido por la catedrática Asunción Morte, ha comprobado que estas no son autofértiles como se pensaba, sino que para que se formen deben encontrarse en el suelo trufas con diferentes genes sexuales. Un hallazgo de gran importancia dado que podría asegurar el cultivo de este preciado alimento.

Los resultados obtenidos han constatado que las trufas del desierto presentan un mecanismo que impide la autofecundación. Dado que la trufa es la parte del hongo que resulta de la reproducción sexual, es posible saber si en una plantación o zona silvestre se pueden desarrollar estos hongos subterráneos o no, detectando la presencia de los diferentes genes sexuales.

Cabe destacar que a la hora de la reproducción sexual siempre es interesante que la fecundación se dé con un congénere genéticamente distinto para asegurar la mayor diversidad posible. Con este fin, la mayoría de los organismos presentan mecanismos genéticos que impiden la autofecundación.

Sin embargo, si no se presenta ninguno, estos organismos se denominan autofértiles. En el caso de la trufa del desierto se ha descubierto que la autofecundación se impide a través de los denominados genes MATs, lo que significa que son especies heterotálicas (en las que el género sí reside en diferentes individuos).

El trabajo se ha desarrollado de manera multidisciplinar e internacional, por el grupo de investigación de 'Micología, micorrizas y biotecnología vegetal' de la Universidad de Murcia en colaboración con el Joint Genome Institute, del departamento de Energía de USA, y el INRA-Nancy en Francia, donde se han estudiado, en concreto, dos especies de trufas del desierto: terfezia claveryi y tirmania nivea.

La respuesta inmune está coordinada por una compleja red de moléculas de señalización. Dependiendo de cómo se orqueste esta red, se pueden iniciar procesos inflamatorios y dañar diferentes órganos en el caso que esta señalización se produzca en ausencia de patógenos. Investigadores del Instituto Murciano de Investigación Biosanitaria (IMIB) y de la Universidad de Murcia, liderados por Pablo Pelegrín, han logrado identificar un nuevo dominio clave en la activación de la proteína NLRP3, un complejo molecular que juega un papel fundamental en el proceso de inflamación que el organismo humano desarrolla cuando un paciente sufre ciertas enfermedades raras, metabólicas, cardiovasculares o degenerativas, entre otras. Además, lo han hecho utilizando una técnica desarrollada por el mismo equipo de investigadores.

NLRP3 es una respuesta efectora del sistema inmune que es capaz de inducirse en ausencia de infecciones y en respuesta a señales que genera el propio organismo. En este sentido, se sabe que la activación de la proteína induce varias enfermedades inflamatorias crónicas, metabólicas y degenerativas. No obstante, el mecanismo molecular por el cual esta ruta y no otras se activan en respuesta a las señales endógenas del organismo humano se desconoce y no existe un consenso».

Los resultados convierten a NLRP3 en una diana terapéutica candidata para varias enfermedades inflamatorias crónicas, metabólicas y degenerativas. De hecho, varios fármacos están en fase clínica para tratar enfermedades raras inflamatorias, gota, patologías cardiovasculares y, en un futuro, para diabetes o alzhéimer.

También han colaborado en el estudio investigadores de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, el Instituto Nacional de Química de Eslovenia y la Universidad de Tübingen (Alemania).

Implantar sensores en diamantes para mejorar la resolución de las imágenes de las resonancias magnéticas se traduce en un avance para prevenir y diagnosticar cáncer. Esta es una de las metas, alineada con el objetivo de reducir un 30% el número de muertes prematuras por cáncer para 2030, de los investigadores del grupo Quantum Technology de la Universidad Politécnica de Cartagena que dirigía Javier Prior (ahora en la Universidad de Murcia) y el físico de Universität Ulm, Fedor Jelezko. La tecnología que han desarrollado ya la están utilizando en el hospital de la universidad alemana para concretar qué tipo de enfermedades puede detectar el sensor.

Esta nueva tecnología, que utiliza las propiedades de la física cuántica, tiene una gran sensibilidad a las señales generadas por los chivatos de la enfermedad. De hecho, permitirá en un futuro cercano detectar múltiples enfermedades en un estadio inicial. En concreto, estos sensores son una de las plataformas más prometedoras para detectar radicales libres, y por ende, hacer posible la detección precoz de enfermedades. Son una nueva generación de protocolos para realizar resonancias magnéticas nucleares, técnica que se utiliza hoy en día para el análisis y estudio también de enfermedades provocadas por bacterias o virus como pueda ser el virus SARS-CoV-2 (Covid-19).

El sensor instalado en el diamante se conoce como NV-center, ya que es un átomo de nitrógeno unido a una vacante en la estructura del diamante. Este proyecto cuenta con el apoyo económico de la Fundación Séneca-Agencia de Ciencia y Tecnología de la Región de Murcia en el marco de su programa 'Prueba de concepto'.

El análisis de bases de cientos de miles de datos genéticos y de estilo de vida, relacionados también con otros hábitos del sueño, ha permitido determinar que la frecuencia con la que las personas duermen la siesta está en parte regulada por sus genes. La investigación ha sido liderada por investigadores del Massachusetts General Hospital (MGH), hospital vinculado a la Harvard Medical School, y el equipo de la investigadora de la Universidad de Murcia Marta Garaulet.

El estudio, el más amplio sobre este tema hasta el momento, ha identificado docenas de regiones genéticas que determinan la tendencia de las personas a dormir la siesta. Además, también ha descubierto evidencias preliminares que relacionan el acto de dormir siesta con la salud o enfermedad cardiovascular en función de la genética del individuo. Principalmente se han identificado genes asociados con la duración del sueño, el insomnio y la tendencia a ser un gran madrugador. Gracias a la información obtenida, ahora se sabe por qué hay personas que, después de comer, necesitan descansar, mientras otros teniendo la misma oportunidad de dormir la siesta, no lo hacen, incluso aunque lo intenten, no lo consiguen. La genética también explica por qué para algunos la siesta es beneficiosa y para otros no lo es. Este estudio sugiere que en el futuro quizás se puedan establecer recomendaciones personalizadas sobre si dormir o no siesta; y sobre la frecuencia o la duración, en función de la genética del individuo.

El trabajo ha contado con el apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación de España, la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia a través de la Fundación Séneca, del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos, la Academia de Finlandia, la Fundación Instrumentarium Sciencie, la Fundación Yrjö Jahnsson, el Medical Research Council y el Instituto Nacional para la Diabetes y las Enfermedades Digestivas y del Riñón de EE UU.

Una investigación dirigida por Juan Manuel Bueno, catedrático de Óptica de la Universidad de Murcia, ha conseguido implementar una técnica de diagnóstico fiable y objetivo del cáncer de tiroides gracias al uso de un microscopio multifotónico, desarrollado en el Laboratorio de Óptica de la UMU (LOUM) y que habitualmente se utiliza para el análisis de tejidos oculares con alto contenido en colágeno. Además, la técnica permite que se agilicen los tiempos del diagnóstico.

Gracias al uso de un láser pulsado infrarrojo, los tejidos de la glándula tiroides que se obtienen de una biopsia pueden ser analizados inmediatamente después de ser extraídos, sin ningún tratamiento previo. Los investigadores, entre los que hay también científicos de la Universidad Politécnica de Bucarest, observaron que es posible visualizar las modificaciones de la cápsula fibrosa que rodea dicha glándula y que está formada por fibras de colágeno. Se sabe que dicha cápsula sufre invasión en presencia de ciertos tumores y modifica su estructura de forma no controlada cuando estos están presentes. Sin embargo, los cambios que sufren pueden ser diferentes dependiendo de si el tumor es maligno o no; por lo que es posible identificarlos mediante este método.

El método, sin intervención del usuario, cuantifica de forma automática y precisa el grado de organización y la orientación local de las fibras que componen la muestra bajo estudio. El experimento ha mostrado que la escala de organización de los tumores benignos y malignos es diferente y que, además, es posible diferenciar unos de otros a través de escalas numéricas sin intervención por parte del usuario en ninguna etapa del análisis. Los resultados obtenidos pueden tener una clara utilidad en entornos clínicos pues representan un procedimiento de análisis objetivo, rápido y preciso que sirve como herramienta de diagnóstico fiable en el campo de la oncología. Podría incluso utilizarse como método de cribado o usarse para facilitar el diagnóstico de los anatomopatólogos.

La política agrícola de la UE ha evolucionado considerablemente en las últimas décadas para ayudar a los agricultores a afrontar desafíos como los efectos del cambio climático sobre la biodiversidad, la calidad del suelo y del agua, o las exigencias del mercado mundial, así como a responder al cambio de actitudes y expectativas de las personas.

La política agrícola de la UE abarca una amplia gama de ámbitos, incluida la calidad de los alimentos, la trazabilidad, el comercio y la promoción de los productos agrícolas de la UE. La UE apoya financieramente a sus agricultores e impulsa las prácticas sostenibles y respetuosas con el medio ambiente, invirtiendo, al mismo tiempo, en el desarrollo de las zonas rurales.

No obstante, muchos agricultores de la Unión Europea se encuentran en una encrucijada: las amenazas medioambientales y la pérdida de ingresos derivadas de unos modelos de producción insostenibles los están forzando a replantearse sus sistemas de cultivo. Es por ello que la UE está impulsando una serie de proyectos que van a ayudar a definir las líneas de la política europea en agroecología.

Es el caso de Diverfarming (Crop diversification and low-input farming across Europe: from practitioners engagement and ecosystems services to increased revenues and chain organisation), financiado con fondos europeos y dirigido por el catedrático de la Universidad Politécnica de Cartagena, Raúl Zornoza, proporciona los datos, las herramientas y el apoyo que necesitan los agricultores para adoptar prácticas más productivas y que utilicen eficientemente los recursos. Entre ellas, cabe destacar la diversificación de cultivos, un aspecto fundamental de la agroecología.

Investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena han patentado un procedimiento y equipamiento para detectar y evaluar la infiltración de deyecciones ganaderas en el subsuelo sobre el que se asientan las balsas de almacenamiento de purines. Se trata de una combinación de técnicas de análisis físico-químicos, sondeos mecánicos con extracción de testigo, instalación de piezómetros, técnicas geofísicas, y ensayos de permeabilidad que permiten determinar de forma fiable y contrastada la región del subsuelo realmente afectada por la infiltración del purín, lo que permite evaluar, por un lado, si los acuíferos bajo estas balsas pueden estar sometidos a un riesgo potencial; y por otro, la determinación de la impermeabilidad natural propia de los terrenos.

Este procedimiento pionero viene a combinar las capacidades individuales de cada uno de esos ensayos y técnicas para contribuir a la determinación precisa y fiable de la infiltración en el subsuelo producida en balsas de almacenamiento de purín. Además, por otro lado, se implementa una tecnología de investigación geofísica, inicialmente pensada para el medio marino, adaptándola al estudio de balsas de purín, como es la tomografía eléctrica con uso de cables marinos.

La patente es el resultado del trabajo de los investigadores de la Universidad Politécnica de Cartagena Ximena Capa, Ángel Faz, Pedro Martínez-Pagán, María Gabarrón y Marcos Martínez, en el marco de la cátedra Universidad-Ayuntamiento de Fuente-Álamo para la gestión ambiental para la sostenibilidad de la ganadería intensiva de porcino, y del proyecto 'Plan de adecuación ambiental de las explotaciones porcinas en la cuenca vertiente del Mar Menor', firmado entre la misma Universidad y la Consejería de Agua, Agricultura, Ganadería, Pesca y Medio Ambiente de la Región de Murcia.

Hasta ahora se desconocía el proceso molecular mediante el que se liberan sustancias proinflamatorias (como la histamina) al espacio que rodea a las otras células y da lugar a los síntomas más conocidos de la alergia (inflamación, rinitis, picazón, sarpullidos, asma, etc.) pero investigadores del grupo Biomembranas, de la Universidad de Murcia, liderados por Senena Corbalán y Juan C. Gómez, han analizado un paso clave a nivel molecular que ocurre en la activación de la reacción alérgica, cuando un alérgeno es detectado por las células cebadas o mastocitos del organismo.

El estudio ha descubierto varios pasos de la cadena de mensajes que ocurren en el proceso alérgico: cuando llega un alérgeno se une al exterior de la membrana de la célula, lo cual produce una cadena de comunicaciones moleculares para indicarle a la célula que debe liberar sustancias pro-inflamatorias.

En concreto, se ha hallado la forma en que la proteína PKCepsilon detecta una señal que se produce como consecuencia del reconocimiento del alérgeno. Se trata del incremento de ácido fosfatídico, un lípido que se encuentra en la membrana de las células.

Al reconocerlo, han descubierto que esta proteína se mueve a la membrana y allí modifica a otra proteína, llamada SNAP23, que está involucrada directamente en la liberación de sustancias inflamatorias en este tipo de células. El hallazgo puede ayudar al diseño de nuevos fármacos antialérgicos, de hecho, su conocimiento será clave para avanzar en nuevas terapias.

'Pintar' capas es una técnica de fabricación de dispositivos fotovoltaicos barata, sostenible y duradera, según ha demostrado la tesis doctoral de Rodolfo López Vicente en la Universidad Politécnica de Cartagena, en la que ha estudiado las técnicas de recubrimiento por espray para la creación de células solares nanoestructuradas orgánicas e híbridas.

La tecnología fotovoltaica orgánica (OPV, por sus siglas en inglés) anticipa un futuro en el que cualquier tipo de soportes podrá alojar dispositivos de generación de energía solar, gracias a la versatilidad y flexibilidad de estas células de bajo coste y bajo impacto ambiental, que pueden fabricarse mediante múltiples métodos y aplicarse tanto en superficies planas como curvas.

La técnica de recubrimiento en espray permite un fácil escalado del laboratorio a nivel industrial y una mayor reproducibilidad con respecto a otras técnicas, ya que básicamente consiste en la fabricación de los dispositivos fotovoltaicos 'pintando' las diferentes capas que lo forman.

Se estudió la estabilidad y la resistencia a la degradación de los dispositivos OPV bajo condiciones ambientales estándar y en ensayos de envejecimiento acelerado durante su estancia de investigación en la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU).

Para el desarrollo de estos estudios sobre la viabilidad, eficiencia, estabilidad y durabilidad de estas células solares orgánicas, se ha contado con la financiación del Ministerio, de la Fundación Séneca y de fondos FEDER, a través de diversos proyectos.

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