Desde principios de la década de 1980, cuando los científicos Alexei Ekimov, Louis Brus y Alexander Efros descubrieron los puntos cuánticos (QD), esta tecnología se ha desarrollado rápidamente hacia aplicaciones amplias e impactantes. El camino hacia el Premio Nobel ha estado lleno de hitos fundamentales (Figura 1), pero su perseverancia para seguir avanzando ha sido finalmente reconocida por el Comité Nobel.
Estos nanocristales semiconductores de puntos cuánticos (como el seleniuro/sulfuro de zinc, el arseniuro de indio y galio, la perovskita de yoduro de plomo y cesio o el grafeno) han revolucionado las pantallas, como las pantallas LED de alto brillo, mejorando la precisión del color y la eficiencia energética. Esto quedó ejemplificado con la introducción de los televisores comerciales de puntos cuánticos en 2013.
Su fluorescencia dependiente del tamaño también ha desempeñado un papel fundamental en el avance de las energías renovables, especialmente en las células solares. La preparación sostenible a temperatura ambiente de los QD en soluciones coloidales ha permitido aplicaciones más diversas con una adaptabilidad excepcional, como en la fotocatálisis para la generación de hidrógeno o la reducción de contaminantes orgánicos. También han ayudado a la imagen biomédica, donde se han convertido en una herramienta vital para la administración precisa de fármacos y el diagnóstico de enfermedades como el cáncer.
La influencia de los puntos cuánticos sigue expandiéndose con desarrollos como los LED de puntos cuánticos, la inspección de partículas ferromagnéticas, los fotoconductores y los fotodetectores, con un tremendo potencial para su uso en láseres de puntos cuánticos y ordenadores cuánticos, lo que demuestra su impacto en constante evolución en la ciencia y la tecnología.
El camino hacia el Premio Nobel ha sido largo, pero las oportunidades y los impactos son de gran alcance. Hoy en día, existe una investigación emergente en las áreas de la nanomedicina que está transformando la administración de fármacos, el diagnóstico y la imagen biomédica, la electrónica de consumo, la energía sostenible e incluso oportunidades de catálisis más sostenibles en el futuro.
¿Cuáles son los descubrimientos más ignorados que aún no han ganado un Nobel?
A medida que la comunidad científica se prepara para la temporada de los Nobel, siempre nos entusiasma pronosticar, conjeturar y debatir sobre los ganadores. Sin embargo, este año adoptamos un enfoque diferente al destacar a nuestros científicos mientras hablan sobre qué descubrimientos les sorprende más que aún no hayan ganado este prestigioso premio. Le invitamos a unirse a la conversación en LinkedIn mientras revisamos algunos de los avances científicos más notables e influyentes que aún no han ganado un Premio Nobel. Estos descubrimientos abarcan desde el nivel nanomolecular hasta las enormes pantallas OLED y tienen implicaciones en la química, la biología y la medicina. Únase a la conversación y vote en nuestra próxima encuesta en LinkedIn mientras revelamos nuestras opiniones sobre los descubrimientos más ignorados que aún no han ganado este premio.
Cómo los OLED podrían iluminar el Premio Nobel
Hoy en día, los OLED están presentes en todas partes: teléfonos, reproductores multimedia, consolas portátiles, sistemas de iluminación e incluso radios de coche. Se atribuye a los químicos Ching Wan Tang y Steven Van Slyke el mérito de haber sido pioneros en el primer dispositivo OLED práctico en 1987 mientras trabajaban en Eastman Kodak. Esto ha allanado el camino para una nueva generación de tecnologías de visualización en diversos sectores.
Un diodo orgánico de emisión de luz (OLED) es un diodo emisor de luz (LED) en el que la capa electroluminiscente emisora es una película de compuesto orgánico que emite luz en respuesta a una corriente eléctrica. Esta capa orgánica se sitúa entre dos electrodos; normalmente, al menos uno de ellos es transparente. Debido a su ligereza, pueden fabricarse sobre sustratos plásticos flexibles, ofrecen una mejor calidad de imagen y pueden imprimirse sobre cualquier sustrato adecuado mediante una impresora de inyección de tinta.
CAS ha indexado más de 113.000 documentos relacionados con los OLED en múltiples áreas de aplicación desde el primer dispositivo práctico de Tang y Van Slyke en 1987. Con 30.000 revistas y 80.000 patentes, esto ilustra su importancia fundamental en el desarrollo tecnológico.
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El caso del Premio Nobel con las estructuras metal-orgánicas
La construcción de estructuras de materiales porosos, ajustables y complejos mediante el autoensamblaje de bloques de construcción moleculares simples ha sido un objetivo difícil de alcanzar durante mucho tiempo. Sin embargo, desde la década de 1990, cuando fueron descubiertas por Omar M. Yaghi y Makoto Fujita, las estructuras metal-orgánicas (MOF) han demostrado ser una solución prometedora. Al unir átomos o grupos metálicos (como Zn o Cu) a compuestos orgánicos (como carboxilatos o imidazolatos), los MOF combinan nanoestructuras rígidas controladas con precisión y una funcionalización química inalcanzable para los materiales porosos tradicionales.
Al variar la naturaleza de los bloques de construcción de metal y moléculas orgánicas, así como el método de preparación (como la síntesis solvotérmica o hidrotérmica) y el disolvente orgánico, los MOF pueden ajustarse con precisión. La modificación del área superficial y las propiedades basadas en la adsorción, además de las propiedades electrónicas, magnéticas y luminiscentes, también conduce a una amplia gama de aplicaciones. Lo que comenzó como materiales prometedores para la captura, separación y almacenamiento de gases (como hidrógeno, dióxido de carbono y oxígeno) y la catálisis heterogénea, ha mostrado ahora aplicaciones como biosensores/materiales de bioimagen, sistemas de administración de fármacos, unión y eliminación de moléculas huésped, desalinización/tratamiento de agua, o incluso semiconductores y ferroeléctricos.
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La síntesis de ADN reveló los secretos de la vida
Resulta sorprendente que la síntesis química de ADN no haya sido galardonada con un premio Nobel, ya que transformó la síntesis de ADN de una exploración especializada en una herramienta ampliamente utilizada en investigación, diagnóstico y medicina forense. Este avance impulsó drásticamente la investigación biológica y contribuyó al nacimiento de la industria biotecnológica. Marvin H. Caruthers desarrolló métodos para la síntesis de ADN mediante fosforamidita, que permitieron ensamblar nucleótidos de forma eficiente y precisa en cadenas cortas de ADN, facilitando la ingeniería genética de nuevos biofármacos, la identificación forense mediante huella genética y el proyecto del genoma humano. Hoy en día, los científicos la utilizan en múltiples aspectos de la investigación biomédica, incluyendo la secuenciación genética, el desarrollo de fármacos y vacunas, el diagnóstico de enfermedades y pruebas de patógenos como las del COVID-19. Esta tecnología también fue fundamental para el desarrollo de otras técnicas biomédicas, como la reacción en cadena de la polimerasa, utilizada para amplificar el ADN y estudiarlo con mayor detalle.
Desde que Caruthers fue pionero en estas herramientas, CAS ha indexado más de 80.000 documentos sobre síntesis de ADN. CAS ha registrado 243 documentos escritos por el Dr. Caruthers, incluyendo más de 30 patentes. La publicación fundamental que compartió esta idea con el mundo, “Deoxynucleoside phosphoramidites—A new class of key intermediates for deoxypolynucleotide synthesis”, ha sido citada más de 3400 veces.
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Los avances en el microbioma intestinal están transformando los resultados futuros
La investigación sobre el microbioma intestinal ha crecido exponencialmente en los últimos años, situando al trasplante de microbiota fecal (TMF) a la vanguardia de este campo. Ha proporcionado información valiosa sobre la compleja interacción entre el microbioma y la salud humana, lo que ha llevado a los científicos a explorar cómo las bacterias intestinales influyen en diversas funciones corporales, desde la digestión y el metabolismo hasta el sistema inmunitario y la salud mental. Una de las contribuciones más notables del TMF es su éxito en el tratamiento de afecciones gastrointestinales como la infección recurrente por Clostridioides difficile, una infección bacteriana a menudo potencialmente mortal que puede ser resistente a los antibióticos convencionales. La introducción de una población diversa y saludable de bacterias intestinales mediante el TMF puede ayudar a restaurar el equilibrio microbiano en los intestinos del receptor, aliviar los síntomas, promover la recuperación y combatir la resistencia a los antibióticos, una preocupación creciente para la salud mundial.
Aunque el TMF se asocia principalmente con afecciones intestinales, sus posibles aplicaciones van más allá del sistema digestivo. Los investigadores están estudiando su uso en el tratamiento de enfermedades como el síndrome del intestino irritable (SII), la enfermedad de Crohn, la colitis ulcerosa, la obesidad, las alergias, las enfermedades autoinmunes e incluso trastornos neurológicos como el párkinson y la depresión.
La historia del TMF se remonta al siglo IV y ha gozado de gran prestigio desde 2013, cuando la Administración de Alimentos y Medicamentos de los Estados Unidos lo aprobó para el tratamiento de la infección recurrente y refractaria por C. difficile. CAS cuenta con más de 400 patentes dedicadas a la invención del TMF y su metodología, además de más de 5000 publicaciones en revistas científicas en los últimos 5 años. Estos descubrimientos revolucionarios están transformando nuestra comprensión de la influencia del microbioma en la salud general. El trasplante de microbiota fecal representa un ejemplo destacado de cómo la innovación médica puede surgir de fuentes poco convencionales, desafiando los enfoques terapéuticos tradicionales.
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¿Están los dendrímeros, la nanociencia y la química supramolecular listos para un premio Nobel?
Tradicionalmente, muchos de los beneficios clave de un fármaco o producto farmacéutico no pueden aprovecharse debido a su escasa solubilidad, alta toxicidad o problemas de estabilidad. Sin embargo, el uso de dendrímeros como vehículos de administración de fármacos puede resolver muchos de estos problemas.
Los dendrímeros son polímeros ramificados que parten de un núcleo seguido de puntos de ramificación repetitivos. Su tamaño ajustable, sus interacciones con las membranas celulares y las características estables de su estructura interna son ideales para administrar fármacos activos. La síntesis de dendrímeros es compleja y poco rentable, pero su potencial en diversas aplicaciones sigue impulsando este campo de investigación.
El Dr. Didier Astruc estableció la síntesis sistemática de dendrímeros, seguida de la funcionalización a partir de nanopartículas de metales de transición como las de oro. Esta investigación superó los obstáculos de la síntesis de dendrímeros y creó la sostenibilidad de la química catalítica basada en dendrímeros, gracias a la baja carga de catalizador y a su alta eficiencia catalítica. A partir de esta investigación, se puede lograr una catálisis sostenible utilizando dendrímeros con nanopartículas metálicas incrustadas, lo que reduce nuestro consumo energético y aumenta la sostenibilidad para las próximas generaciones.
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Dignos del Nobel: las vacunas de ARNm más allá del COVID
Aunque gran parte del mundo ya ha sido testigo del impacto que el ARNm ha tenido en las vacunas contra el COVID-19, quizá sea el momento de reconocer a la Dra. Katalin Karikó y al Dr. Drew Weissman por sus destacadas contribuciones a las modificaciones de nucleósidos para suprimir la inmunogenicidad del ARN, además de su trabajo pionero en el ARN mensajero.
Normalmente, las moléculas de ARNm en su estado natural se destruyen rápidamente al ser inyectadas en el organismo, son extremadamente inflamatorias y no pueden instruir a las células para que produzcan suficiente proteína viral como para desencadenar una respuesta inmunitaria. Tras años de experimentación, Karikó y Weissman crearon una versión modificada del ARNm. En esta versión, la uridina se sustituyó por N1-metilpseudouridina (m1Ψ). Con este descubrimiento, el ARNm se transformó en una plataforma de vacunación altamente eficaz. La sustitución permite que el ARNm modificado evite la detección inmunitaria, permanezca activo durante más tiempo y entre en las células diana para crear antígenos con los que combatir enfermedades.
La plataforma de ARNm es mucho más rápida que las plataformas de vacunas tradicionales, que pueden requerir la purificación de proteínas o la inactivación de virus. La velocidad de esta plataforma podría ser vital para el tratamiento de otras enfermedades y futuros brotes, como en el tratamiento del cáncer, la inmunoterapia y el tratamiento de enfermedades genéticas.
CAS ha indexado más de 500 documentos y 50 patentes de la Dra. Karikó y el Dr. Weissman, incluidas 7 patentes conjuntas. Pfizer/BioNTech y Moderna han obtenido la licencia de sus patentes conjuntas sobre ARN modificado con nucleósidos para las vacunas contra la COVID-19.
Sus trabajos más citados incluyen:
- Suppression of RNA recognition by toll-like receptors: The impact of nucleoside modification and the evolutionary origin of RNA, Immunity (2005), 23(2), 165-175. Citado más de 1900 veces.
- Incorporation of pseudouridine into mRNA yields superior nonimmunogenic vector with increased translational capacity and biological stability. Molecular Therapy (2008), 16(11), 1833-1840. Citado más de 1400 veces.
- mRNA Is an Endogenous Ligand for Toll-like Receptor 3, Journal of Biological Chemistry (2004), 279(13), 12542-12550. Citado más de 1200 veces.
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