Para obtener una visión más reciente de los temas científicos de actualidad, consulte nuestro artículo "Avances científicos: tendencias emergentes a seguir en 2026," que incluye detalles sobre temas como células solares híbridas, alivio del dolor sin opioides, tecnologías de baterías alternativas, infraestructura autorreparable y más.
El año 2024 fue testigo de numerosos avances científicos notables, y el progreso no muestra signos de desaceleración. En CAS, seguimos de cerca las investigaciones más recientes y hemos identificado ocho tendencias clave que podrían impulsar importantes avances científicos en 2025. Los desarrollos recientes en estas áreas abarcan temas diversos como la IA en la investigación, la medicina de precisión y la nueva tecnología de baterías. En conjunto, ofrecen la posibilidad de mejorar nuestra salud, nuestro entorno y las oportunidades para que empresas y emprendedores aprovechen mejor las nuevas investigaciones y tecnologías.
También puede ver la grabación de nuestro panel de expertos de CAS, la Universidad de California en Berkeley, el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y POLARISqb, donde debaten sobre estas tendencias y las áreas relacionadas en las que están más entusiasmados por participar en 2025.
El pipeline de terapias CRISPR cobra impulso
Las tecnologías de edición genética de vanguardia, particularmente CRISPR, están revolucionando el panorama del descubrimiento de fármacos. Casgevy fue la primera terapia aprobada por la FDA estadounidense desarrollada mediante la tecnología de edición genética CRISPR-Cas9, y desde entonces muchas nuevas terapias basadas en CRISPR dirigidas a una amplia gama de enfermedades han entrado en los procesos de descubrimiento y ensayos clínicos.
El rápido desarrollo de la edición de bases, la edición principal (prime editing) e incluso la modulación epigenética basada en CRISPR ha impulsado a esta tecnología a la vanguardia del descubrimiento de fármacos, con aplicaciones potenciales en oncología, trastornos genéticos, infecciones virales y enfermedades autoinmunes. Corregir mutaciones, silenciar genes dañinos o introducir cambios protectores en las células marca un cambio de paradigma: pasar del tratamiento de los síntomas a terapias con potencial curativo para los pacientes.
Algunos ejemplos de cómo CRISPR está mejorando los enfoques terapéuticos incluyen:
- Eliminar genes que inhiben la función de las células T o mejorar su capacidad para atacar células cancerosas, lo que conduce a terapias CAR-T más potentes y menos tóxicas.
- Añadir interruptores de seguridad controlables que pueden detener y revertir las terapias de células CAR-T según las respuestas genéticas individuales.
- Identificar genes y proteínas en células cancerosas, revelando nuevas dianas para los PROTAC.
Por sí misma, la versatilidad de CRISPR como herramienta de edición genética permite la corrección y el silenciamiento de genes, lo que ofrece potencial para tratamientos curativos de enfermedades monogénicas e infecciones virales. Sin embargo, lo más emocionante es la naturaleza complementaria de estas tecnologías (CRISPR, CAR-T y PROTAC), que permite un descubrimiento de fármacos colaborativo entre múltiples disciplinas. Las nuevas terapias que dependen de la flexibilidad de CRISPR pueden abordar aspectos de la biología de las enfermedades y las necesidades de los pacientes que antes eran inalcanzables, configurando un futuro en el que los enfoques combinados generarán terapias más eficaces.
La innovación en baterías de estado sólido impulsa los avances en litio
Las baterías de iones de litio (LIB) son omnipresentes en los vehículos eléctricos actuales y en muchos dispositivos electrónicos de consumo. Como resultado, la nueva investigación se centra en desarrollar la próxima generación de LIB, mejor adaptadas a estas aplicaciones.
Las baterías de estado sólido son una de las tecnologías emergentes que están ganando impulso porque tienen el potencial de resolver muchos de los problemas críticos que dificultan la adopción de vehículos eléctricos. ¿Cuáles son las ventajas de los electrolitos sólidos frente a los electrolitos líquidos o en gel que se utilizan habitualmente en las LIB actuales?
- Más seguras y menos propensas a incendios
- Más duraderas y capaces de soportar muchos más ciclos de descarga
- Más compactas, almacenando más energía en el mismo volumen y peso
- Más rápidas de recargar
- Resistentes a la degradación del rendimiento en climas fríos
A pesar de estos beneficios, algunos expertos del sector se mantienen escépticos, señalando que esta tecnología todavía se enfrenta a obstáculos de costes, fabricación y validación de producción a medida que se prueba en condiciones reales.
En general, los fabricantes de automóviles se muestran optimistas, como demuestra el crecimiento generalizado de las inversiones del sector en esta tecnología:
- Honda ha presentado recientemente una línea de producción de baterías de estado sólido para vehículos eléctricos, estimando que estas baterías serán un 50% más pequeñas.
- SAIC, uno de los mayores fabricantes de automóviles chinos, ha anunciado que iniciará la producción en masa de baterías de estado sólido de segunda generación en 2026.
- Nissan también ha anunciado planes para lanzar un vehículo eléctrico con baterías de estado sólido para 2028.
Dada toda esta inversión, parece que el punto de inflexión para las baterías de estado sólido podría estar cerca en los próximos años. Más allá de las aplicaciones en vehículos, la tecnología de baterías se sigue de cerca en muchos sectores, ya que cada nuevo avance permite nuevas aplicaciones y posibilidades.
La calidad de los datos se perfila como un factor clave para el éxito de la IA
La IA seguirá acaparando titulares en 2025, pero a medida que estas tecnologías se integran en numerosos sectores, el debate sobre la optimización de los resultados de la IA está pasando de los algoritmos a los datos.
Los datos son el combustible fundamental utilizado para entrenar e informar a todas las aplicaciones de aprendizaje automático. Los modelos de lenguaje extensos (LLM), como ChatGPT, siguen mostrando limitaciones importantes cuando se utilizan para aplicaciones científicas y técnicas especializadas. Esto se debe, en parte, a que estas herramientas tienen una capacidad limitada para procesar estructuras químicas, datos tabulares, grafos de conocimiento, series temporales y otras formas de información no textual.
La importancia de la calidad y la diversidad de los datos para los resultados de la IA ha sido ampliamente estudiada. Sin embargo, a menudo no se dispone fácilmente de datos adecuados para proyectos específicos. Para mejorar la IA en la investigación en una amplia gama de aplicaciones científicas, los investigadores exigen datos de mayor calidad y más especializados, adaptados a la aplicación del modelo prevista. Esto ya ha impulsado la investigación sobre el reposicionamiento de fármacos y ha facilitado el diseño de fármacos asistido por ordenador. Los enfoques utilizados para cerrar la brecha de calidad de los datos y mejorar los resultados de las aplicaciones de IA incluyen:
- El desarrollo de conjuntos de datos personalizados para entrenar la IA, como el que utilizan MIT y Toyota para entrenar vehículos autónomos.
- Sistemas de IA compuestos que aprovechan más fuentes de datos y reducen las "alucinaciones" y los resultados inexactos.
- Un enfoque de «mezcla de expertos» que entrena múltiples submodelos más pequeños en tareas específicas en lugar de utilizar un único modelo grande.
- Uso de datos sintéticos generados por otros modelos de IA para entrenar nuevos modelos cuando no se dispone de suficientes datos del mundo real.
La innovación en ciencia de materiales apoya el progreso en la acción climática
En virtud del Acuerdo de París, muchos países se han comprometido a reducir significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero para 2030 con el objetivo de alcanzar las cero emisiones netas para 2050. Una serie de innovaciones científicas está permitiendo avanzar hacia ese objetivo, incluidas nuevas tecnologías de ciencia de materiales que ofrecen formas novedosas de abordar retos clave.
Las estructuras metal-orgánicas (MOF, por sus siglas en inglés) son materiales cristalinos altamente porosos compuestos por jaulas moleculares formadas a partir de iones metálicos coordinados con moléculas orgánicas. Estos materiales exhiben una gran diversidad de propiedades, como altas superficies específicas, tamaños de poro ajustables y flexibilidad ante cambios de presión y temperatura, lo que los convierte en candidatos adecuados para el almacenamiento de gases, la separación de gases, el magnetismo, la catálisis y aplicaciones eléctricas y ópticas. BASF es pionera en la producción de MOF a escala comercial para la captura de carbono debido a su excepcional superficie y propiedades ajustables, y otras empresas no se quedan atrás.
A medida que el clima se calienta, el aire acondicionado energéticamente eficiente también será fundamental, y los recubrimientos basados en MOF también están demostrando ser útiles para esa aplicación. Cuando se aplican sobre piezas de aire acondicionado, los MOF han extraído eficazmente la humedad del aire que pasa, reduciendo la energía de refrigeración necesaria hasta en un 40%.
Las estructuras orgánicas covalentes (COF) también están mostrando un gran potencial en almacenamiento de energía, catálisis y separación de gases. A diferencia de las estructuras metal-orgánicas, los COF son completamente orgánicos. Estas estructuras bidimensionales o tridimensionales también tienen una mayor estabilidad térmica y química en comparación con los MOF, y las investigaciones recientes muestran que esta estabilidad permite que estos materiales operen de forma continua y limpien la atmósfera. Los COF también han demostrado ser eficaces en aplicaciones de control de la contaminación, como la detección y eliminación de compuestos perfluorados del agua potable.
Se espera que la investigación en ciencia de materiales desempeñe un papel cada vez más importante en las iniciativas de sostenibilidad en los próximos años mediante el desarrollo de nuevos materiales con un menor impacto medioambiental. Esperamos que esto dé lugar a una innovación más amplia en tecnologías y procesos renovables que mitiguen los efectos de la contaminación, mejoren la eficiencia energética e influyan en muchos otros objetivos de sostenibilidad.
La edición molecular impulsa la innovación en el descubrimiento de fármacos
Tradicionalmente, los químicos han dependido de un conjunto grande pero limitado de reacciones conocidas para sintetizar moléculas orgánicas complejas. Sin embargo, los enfoques sintéticos emergentes están haciendo que los nuevos andamiajes y formas moleculares sean más accesibles, lo que podría catalizar una nueva y emocionante ola de innovación en química orgánica y medicinal.
La edición molecular es una técnica que permite la modificación precisa de la estructura de una molécula mediante la inserción, eliminación o intercambio de átomos dentro de su andamiaje central. A diferencia del enfoque tradicional de construir nuevas moléculas grandes ensamblando piezas más pequeñas a través de una serie de reacciones paso a paso, la edición molecular permite a los químicos crear nuevas moléculas modificando con precisión moléculas grandes existentes. Esto les permite crear nuevos compuestos de forma más eficiente y rentable y, al reducir el número total de pasos sintéticos, disminuir el volumen de disolventes tóxicos y los requisitos energéticos para muchas transformaciones.
Posiblemente el aspecto más convincente de la edición molecular sea su impacto positivo previsto en la innovación. Las causas y los remedios para una supuesta «crisis de innovación» en la industria farmacéutica han sido objeto de debate durante la última década. Sin embargo, no cabe duda de que multiplicar las vías de las que disponen los químicos para alcanzar una estructura deseada es clave para aumentar el volumen y la diversidad de los marcos moleculares que se consideran para candidatos a fármacos, fertilizantes, materiales y muchas otras aplicaciones.
En combinación con las aplicaciones sintéticas emergentes basadas en IA que ya están ayudando a los químicos a identificar y priorizar las vías sintéticas, estos nuevos enfoques sintéticos podrían impulsar un aumento múltiple de la innovación química durante la próxima década.
Innovaciones en la gestión de residuos que impulsan la economía circular
El Informe sobre la gestión de residuos a nivel mundial de la ONU para 2024 estima que, de no producirse un cambio radical, los costes anuales combinados de la gestión de residuos —incluidos los costes ocultos de la contaminación, la mala salud y el cambio climático— se duplicarán para 2050. Por ello, las nuevas tecnologías están impulsando el progreso hacia una economía circular en la que la reutilización y el reciclaje adquieren un papel más relevante:
- Además de los métodos de reciclaje tradicionales, como la pirometalurgia y la hidrometalurgia, se están desarrollando nuevos métodos de reciclaje de baterías que reutilizan metales valiosos como el litio, el cobalto, el níquel, el aluminio, el hierro y el manganeso mediante técnicas como la biolixiviación, el reciclaje directo y los procesos electrohidrometalúrgicos. Estos nuevos enfoques no solo evitan que los productos químicos peligrosos lleguen al medio ambiente, sino que también recuperan elementos valiosos, a menudo escasos, utilizados en muchas tecnologías populares.
- Las tecnologías de conversión de biomasa, como la carbonización hidrotérmica, se utilizan para convertir residuos en energía, transformando la biomasa húmeda, los residuos orgánicos y los restos agrícolas en hidrocarbón, un material rico en carbono utilizado en la generación de electricidad y el acondicionamiento del suelo, y en biocarbón, un material empleado para mejorar el suelo.
- Las bacterias que consumen plástico están mejorando la eficiencia del reciclaje de plásticos mediante la regeneración de monómeros a partir de residuos, impulsadas por el descubrimiento de la Ideonella sakaiensis 201-F6, una bacteria con las enzimas IsPETasa e IsMHETasa que descomponen el tereftalato de polietileno (PET) en sus dos monómeros benignos para el medio ambiente: el etilenglicol y el ácido tereftálico. Si esta tecnología logra escalarse, ayudará a combatir la actual «adicción al plástico» mundial.
Nuevos esfuerzos innovadores como estos no solo compensan los costes de eliminación de residuos, sino que ofrecen mejores incentivos financieros a medida que las nuevas tecnologías entran en funcionamiento. Preste atención a las tecnologías capaces de recuperar o crear nuevos recursos valiosos a partir de residuos, a medida que fabricantes, productores de energía, gobiernos y empresas de gestión de residuos invierten en innovación para reducir los costes de gestión, mejorar la sostenibilidad y aumentar la rentabilidad de los procesos de fabricación.
La computación cuántica se vuelve práctica
Las Naciones Unidas han proclamado 2025 como el Año Internacional de la Ciencia y la Tecnología Cuánticas (IYQ). Aunque la tecnología de computación cuántica aún no se ha comercializado a gran escala, avanza con paso firme hacia su aplicación real en I+D científica. Por ejemplo, la Cleveland Clinic e IBM han instalado recientemente el primer ordenador cuántico del mundo dedicado a la investigación sanitaria y están empezando a aplicar sus capacidades para resolver cuestiones de descubrimiento de fármacos que ni siquiera los superordenadores modernos podían responder. Los investigadores están explorando cómo la computación cuántica acelerará el descubrimiento de fármacos al permitir simulaciones más complejas del comportamiento de las moléculas y un modelado eficiente del plegamiento de proteínas. Esto crea una oportunidad para que la computación cuántica impulse un progreso significativo en poco tiempo a medida que se intensifica su implementación.
Más allá del desarrollo de fármacos, la computación cuántica podría resolver desafíos complejos en muchos otros campos. Por ejemplo, los investigadores agrícolas están probando aplicaciones en el cálculo de fertilizantes y la monitorización de campos que podrían optimizar el rendimiento de los cultivos para mejorar la producción de alimentos y minimizar el daño medioambiental. También se espera que la computación cuántica permita realizar previsiones meteorológicas más precisas al identificar patrones dentro del gran volumen de datos globales y evaluar con mayor rapidez múltiples escenarios dispares generados por diferentes modelos.
La reciente presentación del nuevo chip Willow de Google, así como el anuncio de Microsoft y Atom Computing sobre su intención de ofrecer ordenadores cuánticos disponibles comercialmente en 2025, demuestran la rapidez con la que avanza esta tecnología. Aunque no prevemos que domine el panorama tecnológico en los próximos años, ya que todavía existen muchos retos para escalar esta tecnología, la computación cuántica está emergiendo como un motor clave en varios campos.
Omniómica: La próxima revolución unicelular
La inversión en nuevas tecnologías de análisis unicelular se ha disparado en los últimos años, y estas técnicas se están aplicando ahora para lograr avances críticos en la detección precoz de enfermedades, pruebas de cribado prenatal, análisis de biomarcadores, biopsias líquidas y desarrollo de fármacos biológicos. El mercado de tecnologías de análisis unicelular relacionadas con la genómica, la transcriptómica y la proteómica se estimó en 4340 millones de dólares en 2023 y se prevé que crezca a una tasa compuesta anual del 18,7 % entre 2024 y 2030.
La próxima frontera en la investigación unicelular es la multiómica. Al combinar múltiples técnicas unicelulares, los enfoques multiómicos ofrecen una imagen más completa a investigadores y clínicos:
- En cuanto al descubrimiento de fármacos, la multiómica puede ayudar en el diseño de terapias y avanzar en el desarrollo de vacunas, ya que la integración simultánea de varios métodos ómicos de modalidad única a nivel unicelular puede ayudarnos a comprender diversos procesos biológicos, vías y mecanismos de enfermedades.
- La multiómica también se utiliza para establecer árboles de linaje celular, lo que permite a los investigadores oncológicos estudiar simultáneamente los impactos de los efectos epigenéticos y las mutaciones genéticas a nivel unicelular.
- En modelos de pacientes con glioblastoma, la multiómica ha demostrado su potencial para mejorar la comprensión de la heterogeneidad intratumoral, informando así sobre terapias específicas para cada paciente.
Más allá de la multiómica, la omniómica se esfuerza por fusionar todos los datos ómicos para ofrecernos una imagen integrada de la biología humana a nivel celular, descubriendo interacciones biológicas y mecanismos de enfermedades complejos con mayor precisión. Este enfoque tiene aplicaciones generalizadas para la innovación farmacéutica y podría acelerar el desarrollo de terapias dirigidas. También tiene profundas implicaciones para mejorar la medicina de precisión, proporcionando una comprensión más profunda de las diferentes células dentro de un tumor y cómo cambian con el tiempo, allanando así el camino para estrategias terapéuticas personalizadas.
