• Physical Review Letters (PRL) editará importantes avances del Dr. Felipe Herrera respecto al control de reacciones químicas usando óptica cuántica. El académico explica que, en términos simples, “comprobamos que esas reacciones o transferencias de electrones se pueden acelerar o reducir”.

La prestigiosa revista estadounidense especializada en Física, Physical Review Letters (PRL) de la American Physical Society (APS) publicará a fines de este mes un relevante descubrimiento en esta área del académico del Departamento de Física de nuestra Casa de Estudios, Dr. Felipe Herrera, junto a su colega norteamericano, Dr. Francis C. Spano, académico de la Universidad de Temple de Filadelfia.

El artículo publicado (“Cavity-controlled chemistry in molecular ensembles”) destacará los importantes avances de los investigadores respecto al control de reacciones químicas usando óptica cuántica. El Dr. Felipe Herrera explica que, en términos simples, “comprobamos que esas reacciones o transferencias de electrones se pueden acelerar o reducir”.

Gráficamente, el modelo consiste en una cavidad óptica rodeada por dos espejos que evitan que la luz los traspase, “por tanto, la cantidad de energía es la mínima que puede existir en un campo electromagnético. Es decir, hay cero o una unidad de energía lumínica, que también se llama fotón”, aclara el Dr. Herrera.

En una primera etapa, el investigador recuerda que se preguntaron junto a su colega “qué efectos tiene la cavidad óptica en las reacciones químicas o transferencias de electrones, es decir, si las aumentan, las suprimen o en realidad no ocurre nada”.

En ese contexto, el investigador recalca que finalmente “encontramos un mecanismo por el cual esa cavidad óptica, que es cuántica, porque existen unidades de energía discretas, puede acelerar dramáticamente la reacción y transferencia de electrones en moléculas”.

Ejemplo de reacciones químicas

Para explicarlo más sencillamente, el Dr. Herrera ejemplifica que las transferencias de electrones ocurren incluso en nuestro propio cuerpo.

“Por ejemplo, el ciclo electroquímico que transforma en nuestro cuerpo el oxígeno en moléculas que generan energía o proteínas, son reacciones químicas o transferencia de electrones, desde un ‘donor’ a un ‘aceptor’”, subraya.

Agrega que “también sucede en las plantas donde la fotosíntesis convierte la energía del sol en energía química. Ese proceso es transferencia electrónica”.

Asimismo, el científico destaca que las reacciones de transferencia electrónica son muy relevantes en todas las áreas de la ciencia como la biología o la química. “Otros ejemplos son las baterías y las celdas solares, que también funcionan a base reacciones transformando energía química en eléctrica”, enfatiza, acotando que “con este tipo de sistema se podrán hacer nuevas celdas solares”.

Idea básica

Respecto al detalle del descubrimiento teórico, el Dr. Herrera detalla que en el proceso, al principio “hay dos jugadores, el electrón que se va a transferir y la vibración de las moléculas, que de cierta manera influyen cómo este electrón se va a transferir de un lugar a otro. Si vibra demasiado el electrón se va a perturbar, por tanto, la transferencia va a ser poco eficiente”.

En esa línea, el académico precisa que “cuando se agrega otro factor que es la cavidad óptica, hay un tercer jugador que es el fotón o partícula de campo electromagnético cuantizado, y ese fotón entra ahora a interaccionar con el electrón dentro de la cavidad óptica”.

“Y lo que descubrimos fue que la luz cuantizada hace un juego en que el electrón se convierte en un fotón y el fotón se vuelve a convertir en electrón, y viceversa. Ese juego solo ocurre dentro de la cavidad y hace que el electrón deje de interaccionar con la vibración, eliminando o bloqueando las vibraciones”, enfatiza.

En relación a qué material dentro de la cavidad óptica acelera o reduce la transferencia de electrones, el Dr. Herrera comenta que han experimentado con materiales orgánicos o moléculas orgánicas -como las que conforman nuestro cuerpo- aunque aclara que “ese material orgánico también puede ser una proteína como ya lo han experimentado otros investigadores que han ocupado como base nuestro descubrimiento”.

Physical Review Letters

En cuanto a la publicación del descubrimiento, primero en la versión online de Physical Review Letters, y a fines de junio en el impreso, el Dr. Herrera subraya que “es un gran honor dada la dificultad de recibir tal reconocimiento de esta prestigiosa revista”.

La investigación fue concluida recién en diciembre pasado y no solo la revista se interesó en el artículo, de hecho, destacó, “el descubrimiento es hasta ahora la base de al menos cuatro estudios”, además, precisa, que han sido invitados a varias conferencias para detallar aspectos de la investigación.

Cabe destacar que la revista Physical Review Letters es la más prestigiosa en el campo de la física. Un ejemplo de ello fue la publicación en exclusiva en febrero de este año del descubrimiento de un grupo de científicos del observatorio LIGO, en Louisiana, Estados Unidos, de las “ondas gravitacionales”.

• De entre la amplia gama de presentaciones recibidas, la labor desarrollada por el CESS Oxford-U de Santiago fue una de las mejores evaluadas por el Fondo Newton Picarte.

Los recursos otorgados por ese programa del gobierno británico, permitirán que el Centre prosiga su camino con miras a convertirse en líder en América Latina en temas de investigación experimental en ciencias sociales.

Este apoyo permitirá promover la labor formativa en investigación científica experimental de académicos y doctorandos, específicamente en métodos experimentales para el análisis de políticas públicas.

El Programa Newton Picarte es una iniciativa conjunta Conicyt-Gobierno británico para apoyar la investigación científica en Chile, específicamente en proyectos de investigación conjunta entre científicos chilenos y británicos, transferencia tecnológica e innovación, desarrollo del capital humano avanzado para la investigación y la innovación, y creación de desafíos que generen soluciones innovadoras para el desarrollo de Chile.

Destinación de recursos

El director del Centre for Experimental Social Sciences Oxford-U de Santiago, Raymond Duch, explica que lo más importante de este fondo es que permitirá proporcionar entrenamiento a los creadores de política en Chile.

“El entrenamiento les ayudará a usar métodos experimentales para diseñar las políticas más efectivas y eficientes en distintas áreas. Inicialmente, vamos a enfocarnos en educación pero a largo plazo en otras áreas importantes de la política chilena”, enfatiza.

Agrega que este premio, además, va a financiar un workshop (taller) con renombrados cientistas sociales de prestigio mundial.

“Será una oportunidad única para estudiantes en Chile, junto a analistas y creadores de políticas, para discutir sobre las actuales políticas que afronta el gobierno chileno como también entregando ideas respecto de cómo diseñar políticas que cumplirán sus objetivos. Un ejemplo de ello es mejorar las oportunidades de empleo para jóvenes chilenos que tienen dificultades para integrarse al mercado laboral”, destaca.

Específicamente, explica que el Fondo Newton Picarte permitirá al centro presentar su capacitación, investigación y habilidades educativas a un amplio rango de académicos chilenos, gobierno y sector privado.

“Los  cursos de capacitación que hemos desarrollado para nuestros partners en el gobierno chileno van a estar disponibles para otros ministerios, estudiantes y profesores como también para actores decisivos en el sector privado”, finalizó Duch.

Los fondos se adjudican en un proceso altamente competitivo donde el proyecto CESS Oxford-U de Santiago fue uno de los mejor evaluados.

• Concluyó con éxito el estudio “Aplicación de la nanotecnología para el desarrollo de un nuevo adsorbedor de etileno orientado a la producción de envases de frutas climatéricas”. El nuevo mecanismo permitirá retrasar el proceso de maduración de los productos hortofrutícolas chilenos, los que son exportados a países de Europa, América del Norte y Asia.

Chile se ha posicionado como un exportador de productos hortofrutícolas, pero sus principales compradores se encuentran en Europa, América del Norte y Asia, por ende la distancia se transforma en un gran desafío para que esos envíos lleguen con la mejor calidad a destino.

Para contribuir a enfrentar ese problema, desde la mirada de servicio al país que tiene nuestra Universidad, en 2012 se inició el proyecto “Aplicación de la nanotecnología para el desarrollo de un nuevo adsorbedor de etileno orientado a la producción de envases de frutas climatéricas”, que obtuvo el financiamiento del Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico, Fondef.

Quien lideró el equipo fue el Dr. Francisco Rodríguez, académico del Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos, del Laboratorio de Envases (Laben) y del Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (Cedenna), en nuestro Plantel.

Controlar el gas etileno

Luego de cuatro años, los resultados confirmaron la hipótesis para poder utilizar un envase con un mecanismo que controle el gas etileno (que apura la maduración), a fin de retrasar ese proceso.

El etileno es un gas que regula el crecimiento de las plantas y que, además, acelera el proceso de maduración, es por este motivo que es reconocido como una fitohormona. Es por ello que el equipo investigador desarrolló un mecanismo para controlar las emisiones de este gas.

“Nuestro objetivo fue desarrollar películas activas de etileno basadas en polietileno y aluminio silicatos modificados, con el fin de generar un material de este tipo enfocado a la etapa de transporte de este tipo de productos a mercados alejados”, afirmó el investigador.

Durante el trabajo se ocuparon frutas climatéricas como el plátano, ciruela y palta, las cuales obtuvieron una respuesta positiva a la incorporación del material plástico activo, basado en el mineral zeolita, al cual se le depositaron metales específicos en su estructura. “La zeolita modificada  mostró una capacidad de remoción de etileno cinco veces mayor a la zeolita sin modificar”, afirmó el Dr. Rodríguez.

Con respecto a la relación de este agente sobre otros productos hortofrutícolas el académico comentó que “la banana es un material modelo muy importante porque al ser muy sensible y producir mucho etileno, nos permite determinar que si se  logra un efecto positivo del material desarrollado sobre ese producto, también tendrá un efecto positivo en todos los que tengan tazas de producción de etileno similar o menor”.

Seminario de cierre de proyecto

Para presentar los resultados finales del trabajo del Dr. Rodríguez se llevó a cabo un seminario en el Hotel Plaza San Francisco, al cual asistieron parte de las entidades colaboradoras de esta iniciativa.

Entre ellas se encontraban representantes de las tres empresas con las que se desarrolló este proyecto: Maderas Bravo, Clariant y San Jorge Packaging, las que fueron altamente valoradas por las distintas intervenciones durante la jornada.

Así lo recalcó el ejecutivo de proyectos del programa Fondef de Conicyt, Francisco Vargas, quien agradeció a las empresas participantes señalando que “la iniciativa del Fondef partió hace 25 años como una idea innovadora que era juntar la empresa y la ciencia, lo cual es su momento era muy extraño”.

En este mismo ámbito, el coordinador de la Dirección de Gestión Tecnológica (DGT), Saúl Carrillo, comentó que “la mirada ahora es la transferencia tecnológica, ya que durante mucho tiempo el énfasis estuvo en hacer investigación y el mercado estaba un poco lejos del horizonte de la universidad. Felizmente, esto se ha transformado en los últimos años, lo que es muy destacable”.

También estuvo presente el Country President de Chile y Perú Clariant Plastics & Coatings, Javier Canala, el cual apuntó a la necesidad de tener siempre presente el concepto de la innovación.

Agregó que “en la empresa moderna hay que replantear lo que hay en el mercado  y considerar la sustentabilidad y la innovación porque la empresa que no lo hace está destinada a morir”.

Cuatro tesis en el marco de esta investigación

Al finalizar la actividad, el Dr. Francisco Rodríguez destacó la realización de cuatro tesis en el marco de esta investigación, dos de pregrado y dos de postgrado.

Asimismo, comentó sobre la posibilidad de continuar con este trabajo con el fin de ver los resultados de la investigación insertos en el mercado, vale decir siendo aplicado en la fruta de exportación.

“Tenemos que conversarlo con los socios, yo creo que en base a los resultados que tuvimos hay dos estrategias por las cuales se puede alargar el proyecto, las dos van por fondo de Fondef. Hasta ahora tenemos un sistema que funciona, sin embargo, es necesario hacerle algunos ajustes para lograr un producto mucho mejor para que pueda salir al mercado”.

• La muerte de peces producto de la presencia de patógenos es el principal problema de la industria acuícola nacional, razón por la cual investigadores de la Facultad de Química y Biología desarrollan un proyecto destinado a generar una nueva estrategia de inmunización. 

La muerte de peces producto de la presencia de patógenos es el principal problema de la industria acuícola nacional, razón por la cual investigadores del Centro de Biotecnología Acuícola de la Facultad de Química y Biología, desarrollan un proyecto Fondecyt de Iniciación 2015, destinado a generar una nueva estrategia de inmunización. 

Cifras de la Subsecretaría de Pesca y Acuicultura del 2013 indican que en Chile la producción pesquera alcanzó 2,9 millones de toneladas, de las cuales 1,2 millones se destinan a la exportación.

Así, nuestro país se destaca por su industria acuícola, transformándose en uno de los  mayores productores de salmón en el mundo, después de Noruega.

Sin embargo, uno de los principales problemas que enfrenta esta industria son las enfermedades producidas por patógenos como la Piscirickettsia salmonis, bacteria que  daña el tejido y genera provoca inapetencia en el pez so riesgo de que perezca, lo que puede provocar una disminución en la producción, afectar la calidad del producto y consecuencias en la sociedad.

Según explica el Dr. Sebastián Reyes, académico de la Facultad de Química y Biología, “basta con recordar cómo fue la emergencia sanitaria producto del virus ISA en el cultivo de salmón, que generó un daño social, porque todas las comunidades asociadas a la acuicultura, finalmente quedaron como pueblos fantasma”.

Proyecto para apoyar la industria

Por lo expuesto, a través del proyecto Fondecyt 11150807 (Passive immunization as a new control strategy against Piscirickettsia salmonis) se busca proponer una alternativa innovadora y eficaz para combatir esta bacteria que solo afecta a los peces de Chile. Para ello se trabaja en la inmunización pasiva, la que por medio de la estimulación de células del sistema inmune evitaría la propagación de la Piscirickettsia salmonis.

“Proponemos estimular a peces con sueros ricos en anticuerpos y administrar este suero a cultivos primarios de células del sistema inmune infectadas, y ver si este suero tiene la capacidad de activarlos, para que degraden a las bacterias que tienen dentro. Además, es necesario caracterizar el ciclo infectivo de la bacteria en estudio, para medir los efectos, que son desconocidos por ahora”, señala.

La iniciativa es apoyada también por el consorcio ICTIO Biotechnologies, originado a través del proyecto CORFO (Consorcio para el Diagnóstico y Prevención de Enfermedades Transmisibles en el Sector Acuícola), en la que participan la empresa Activaq S.A,  tres productores de salmones: Australis Mar S.A., Productos del Mar Ventisqueros S.A., Salmones Blumar S.A y nuestro Plantel.

El desarrollo de este proyecto se orienta a que los problemas de la industria acuícola tengan una solución concreta y factible por medio de la participación directa de los investigadores y las empresas asociadas para mejorar este sector productivo estratégico para el país.

Para el académico, que cursó su carrera de pregrado y  doctorado en esta Casa de Estudios, adjudicarse un fondo concursable  que  es  altamente  competitivo  y  poder  realizarlo  en esta Universidad  “es  un  paso  más cumplido, un sueño que se va desarrollando y creciendo cada día, y este es solo el primer paso”.

• Con el fin de ofrecer una solución a una problemática de la industria vitivinícola nacional, el Dr. Rodrigo Contreras desarrolla una investigación que permitiría controlar la acción generada por el hongo Botrytis cinérea.

Actualmente las viñas ocupan más de 125 mil hectáreas y se obtienen producciones que ascienden a los 1.200 millones de litros, lo que refleja que la producción vitivinícola es fundamental para la economía nacional.

La Oficina de Estudios y Políticas Agrarias (ODEPA) afirma que Chile ocupa el quinto lugar entre los exportadores mundiales de vino; sin embargo, estas producciones corren el riesgo de contraer la pudrición gris, que es causada por el hongo Botrytis cinerea, que provoca la pérdida parcial o total de los insumos.

Con el fin de ayudar a la industria vitivinícola del país es que el Doctor Rodrigo Contreras Arredondo, de la Facultad de Química y Biología de nuestra Universidad, desarrolla una investigación que permitirá controlar los problemas generados por el hongo mencionado, después de la cosecha y durante el transporte del producto.

Se trata de un proyecto Fondecyt Postdoctoral 2016 (3160274), iniciativa patrocinada por la Dra. Leonora Mendoza, quien es experta en la búsqueda de productos naturales botricidas.

Esta especie investigada por el doctor Contreras tiene la capacidad de sobrevivir a pesar de las condiciones ambientales extremas, lo que llamó su atención. Tras ocho años de trabajo con esta especie, bajo la supervisión del Dr. Gustavo E. Zúñiga, desarrolló una propuesta que permitiría encontrar productos naturales para el control de la pudrición gris.

Según explica, “todos los tratamientos que se han encontrado para controlar esta plaga, tienen cierto grado de incidencia en la salud humana. Y ante el desarrollo de la química verde, que disminuye compuestos intermedios nocivos, me enfoqué en usar esta planta como modelo porque ha sido poco estudiada”.

Aplicación biotecnológica

El laboratorio de Fisiología y Biotecnología Vegetal de la Universidad, en palabras del Dr. Contreras, es el que tiene mayor información respecto a esta especie endémica extremófila y al uso que tienen sus moléculas. Es por ello que la investigación ya está adelantada y pasará a la fase de aplicación a los frutos.

“El proyecto está enfocado en la industria frutícola y vitivinícola, porque la uva que se exporta sufre de mucha contaminación post cosecha y en el periodo de transporte”, señala.

El académico puntualiza que la aplicación es post cosecha para resguardar que la presencia del hongo no afecte a la uva y así no perder el sello de calidad y la denominación de origen que caracteriza a este producto. “Nosotros queremos usar los productos naturales que sintetiza la planta, es decir, vamos a utilizar las plantas como fábricas de moléculas activas y esas moléculas aplicarlas en los frutos post cosecha, evitando el uso de pesticidas sintéticos”, sostiene.

En primera instancia, el desarrollo de la investigación aplicada se efectuará en condiciones de laboratorio, buscando un método que permita potenciar la producción y proteger al fruto. Luego, el Dr. Contreras espera poder dilucidar el mecanismo completo que permitiría que la pudrición gris no se desarrolle. También, indica que el uso de esta planta extrema no tiene efecto dañino en el ser humano y, además, es un producto biodegradable.

La aproximación al hábitat natural en el cual vive la planta y los trabajos de laboratorio permiten al Dr. Contreras estar muy vinculado a sus características y al cuidado del ecosistema, conocimientos que se deben tener al momento de trabajar con elementos de la naturaleza.

“Afortunadamente mi ex-tutor, el decano de la facultad, Dr. Gustavo Zúñiga, me permitió viajar cuatro veces a terreno para estar en contacto con estas especies. Si bien, trabajé harto en condiciones de laboratorio mucho antes de viajar, ir me ayudó a no estar encasillado en el mismo tipo de trabajo. Me permitió tantear otras cosas, sin embargo, la mayor cantidad de cosas que he logrado es trabajo en laboratorio”, comenta.

Para el Dr. Contreras, cuando se trabaja en terreno debe ser muy consciente, porque hay que trabajar con lo mínimo para no generar un impacto negativo en los ecosistemas, agregando que “cada vez que tú traes una planta de áreas silvestres poco intervenidas por el ser humano o un tejido, te traes historia, por eso hay que ser súper responsables”, concluye.

• Con el fin de generar tratamientos que sean mejor tolerados por los pacientes, un equipo de la Facultad de Química y Biología investiga el uso de nanopartículas biodegradables que permitan que el adenosín-5'-trifosfato, también conocido como ATP, circule por mayor tiempo en el organismo combatiendo el cáncer. 

Con el fin de generar tratamientos que sean mejor tolerados por los pacientes con cáncer, se investiga el uso de nanopartículas biodegradables que permitan que el adenosín-5'-trifosfato, también conocido como ATP, circule por mayor tiempo en el organismo.

El estudio es liderado por la Dra. Patricia Díaz, académica de la Facultad de Química y Biología del Plantel, y se desarrolla en el marco del proyecto Fondecyt Postdoctoral 2016 (3160837) "Uso de nanopartículas con circulación prolongada para la administración de ATP en tratamientos anticancerígenos", en el que la académica y su equipo probarán nuevas formas de aplicación de drogas anticancerígenas, basadas en nanotecnología.

Explica la investigadora que cualquier tipo de droga que sea administrada en el cuerpo humano con fines médicos requiere de un tiempo de circulación en el organismo para ejercer su acción terapéutica.

Ejemplifica que los antibióticos se administran cada ocho horas para mantener cierta concentración plasmática en el organismo, que impida que los microorganismos proliferen nuevamente. Pero existen otras moléculas como el ATP que son rápidamente degradadas, por lo que se requiere aplicar dosis muy altas y continúas para tener un efecto terapéutico, lo que no es beneficioso para los pacientes.   

Por lo mismo, el uso de la nanotecnología permitiría proteger a las drogas de la degradación y aumentar el tiempo en que circula, potenciando su acción terapéutica.

“Debido a que las drogas están encapsuladas en las nanopartículas las enzimas que las metabolizan no pueden unirse, por ello están protegidas de la degradación. En consecuencia las drogas aumentan su tiempo de vida media y con ello prolongan su efecto terapéutico”, explica la Dra. Díaz.

Mejores tratamientos

La ventaja de usar el ATP como anticancerígeno es que los efectos secundarios que produce son menores a los de otras drogas. Pero su desventaja radica en que se degrada muy rápido al ser reconocido por las enzimas del organismo. Ello genera la necesidad de utilizar otras estrategias para la administración de la droga como el uso de nanopartículas con propiedades biodegradables y biocompatibles.

Detalla la investigadora que “un valor positivo de usar el ATP es que sus efectos secundarios son muy bajos o tolerables para los pacientes, pero al degradarse rápidamente pierde su potencial como medicamento”.

“Por ello, queremos encapsular el ATP en nanopartículas biocompatibles, lo cual permitirá incrementar su vida media, utilizando además otras estrategias para hacerlas invisibles al sistema inmune de modo que puedan estar en circulación mayor tiempo, para que no sean internalizadas por las células y se produzca una liberación extracelular del ATP. Con ello esperamos que exista más droga disponible para ejercer un efecto anticancerígeno prolongado”, explica.

El principal objetivo de la Dra. Díaz es probar la eficacia del uso de las nanopartículas de ATP para el tratamiento del cáncer.

Resume: “Espero demostrar que el encapsulamiento en nanopartículas, permite aumentar la biodisponibilidad de la droga en comparación con la biodisponibilidad de la droga administrada de manera convencional. Además, otro objetivo del proyecto es analizar el posible efecto sinérgico de la administración del ATP en combinación con otras drogas de uso común para el tratamiento del cáncer”.

“Este efecto sinérgico permitiría eliminar un mayor número de células cancerígenas y ello sería muy provechoso sobre todo para pacientes con estadios avanzados de cáncer, los cuales, como sabemos, tienen una baja expectativa de vida debido a que los tratamientos convencionales son poco efectivos en ellos”, complementa la investigadora.

Por otro lado, usar tratamientos basados en nanotecnología permite reducir el número de dosis aplicadas a los pacientes. “Otra de las ventajas de este tipo de tratamientos es que como producen una liberación sostenida en el tiempo de las drogas, podemos tratar a los pacientes cada una, dos o más semanas dependiendo de la capacidad de encapsulación de la droga y de cuánto tiempo dure circulando en el organismo, a diferencia de los tratamiento convencionales donde se aplican dosis de medicamentos cada 8 o 24 horas”, detalla.

El proyecto se lleva a cabo en el Laboratorio de Farmacología y cuenta con el patrocinio del Dr. Juan Pablo García- Huidobro, también investigador de la Facultad de Química y Biología. 
 

• La construcción de 2.755 metros cuadrados albergará en sus cinco pisos los laboratorios de los centros Para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología (Cedenna), el de Biotecnología Acuícola y el Soft Matter Center.

El rector, Dr. Juan Manuel Zolezzi Cid, destacó la importancia de este nuevo espacio en términos de contribuir a la investigación y el desarrollo de Chile, materia en la cual el país se encuentra en deuda, al sólo invertir 0,39 puntos del Producto Interno Bruto (PIB), con el menor promedio de las naciones de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (Ocde).

“Se trata de uno de los edificios de mayor nivel que existe en Chile en materia de investigación universitaria, y es un aliciente para que los futuros investigadores sigan innovando en temas que son claves para el desarrollo de Chile”, afirmó. En ese sentido, sostuvo que el plantel está liderando la transferencia tecnológica en Chile.

La autoridad del plantel cuestionó que a nivel nacional “ni los recursos, ni la institucionalidad, regulación y legislación son favorables al desarrollo del país en ciencia y tecnología y menos en investigación e innovación”.

Senador Guido Girardi

A su vez, el senador Guido Girardi, quien preside la comisión Desafíos del Futuro, Ciencia, Tecnología e Innovación de la Cámara Alta, valoró el trabajo desarrollado por las entidades públicas.

“Lo que hacen estas universidades, casi por cuenta propia, es hacerse cargo del desarrollo de las ciencias básicas, y acá con un plus, porque la Universidad de Santiago ha tenido la inteligencia de conectar la ciencia básica con los problemas país, y generar innovaciones para resolver problemas”, puntualizó.

El Dr. Girardi realizó hace algunos meses un recorrido por el Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología (Cedenna), donde compartió con los profesionales de esa relevante área de investigación, por lo que ayer felicitó la habilitación de estas nuevas dependencias.

Los centros

Los máximos representantes de los centros que ocuparán estas nuevas dependencias, expresaron su satisfacción por las consideraciones arquitectónica para favorecer la operatividad, así como la ventajas para desarrollar investigación.

El Dr. Francisco Melo, quien encabeza el Soft Matter Center, un centro que por su connotación interdisciplinaria convoca a científicos de la Física, Química, Biología e Ingeniería, entre otros, sostuvo que el nuevo espacio “ofrece infinitas oportunidades para hacer una mejor ciencia y posicionarnos a nivel internacional”. 

En la misma línea, la Dra. Dora Altbir, quien lidera Cedenna, señaló que “la posibilidad de poder juntar a científicos de diversos ámbitos nos permitirá una colaboración más intensa que la que tenemos en este momento”.

Por su parte, Eugenio Spencer Ossa, director del Centro de Biotecnología Acuícola (CBA), enfatizó que el nuevo edificio permitirá también profundizar la investigación científica que contribuye a mejorar industrias nacionales, como la del salmón.

Arquitectura

El “Edificio de investigación Rector Eduardo Morales Santos”, ubicado en el mismo campus central de la casa de estudios, exhibe una reinterpretación geométrica basada  en las líneas puras y rectas del resto de los edificios patrimoniales de la institución, que fueron diseñados por la oficina de los arquitectos Héctor Valdés, Fernando Castillo Velasco, Carlos García Huidobro y Carlos Bresciani y construidos entre 1957 y 1967.

Este nuevo espacio, cuyo nombre tributa a quien se erige como el primer rector de esta Casa de Estudios tras el retorno a la democracia, tiene una superficie total de 2.755,15 metros cuadrados.

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• Renovar la industria alimentaria desarrollando un elemento con propiedades antimicrobianas y antioxidantes que aumente la vida útil de productos lácteos, es lo que considera el trabajo de la Dra. Silvia Matiacevich, del Departamento Ciencia y Tecnología de los Alimentos de la Facultad Tecnológica, gracias a la adjudicación de un proyecto Fondecyt Regular 2016.  El objetivo es encontrar un componente activo para aplicarlo a este tipo de alimentos. El equipo está integrado por la investigadora; el Dr. Rubén Bustos, académico del Departamento de Ingeniería Química, y estudiantes de ambas áreas.

El consumo actual de alimentos frescos, sanos y naturales ha ido en aumento, más aún los lácteos que, según cifras de la Oficina de Estudios y Políticas Agrarias, ODEPA,  alcanzó los 146,5 litros per cápita el año 2013, indicador récord en el consumo nacional que hoy llega a los 150 litros por persona, aproximadamente.

Sin embargo, la forma de conservarlos es utilizar siempre aditivos que no son tan naturales, los que -en cierta medida- no permiten una alimentación saludable y equilibrada.

Ante ello, se conformó un equipo interdisciplinario conformado por la Dra. Silvia Matiacevich, académica del Departamento Ciencia y Tecnología de los Alimentos de la Facultad Tecnológica, el Dr. Rubén Bustos, académico del Departamento de Ingeniería Química de la Facultad de Ingeniería, y estudiantes de ambas unidades.

El grupo participa del proyecto Fondecyt Regular 2016 (1160463: “Prolonged release of natural active compounds for improving shelf life of a dairy food matrix: Effect of structure obtained by different encapsulation process”), el que por medio de nanotecnología busca generar un nuevo ingrediente activo para la conservación de lácteos.

“Queremos desarrollar un nuevo ingrediente que sea activo, para poder aplicarlo a un alimento lácteo, que tenga actividad antimicrobiana y antioxidante, de tal forma que el compuesto posea una liberación prolongada durante el almacenamiento, aumentando así la vida útil del producto”, explica.

“Por lo mismo, este proyecto pretende ver cómo la estructura que se genera en este ingrediente activo, un polvo desarrollado por dos técnicas distintas, modifica la liberación prolongada del activo en el tiempo en una matriz real”, destaca la Dra. Silvia Matiacevich.

Innovación alimentaria

La investigación tiene por objetivo evaluar el efecto de la estructura obtenida por “los diferentes procesos de encapsulación en la liberación prolongada durante el almacenamiento de un agente activo encapsulado”, con el fin de incrementar la vida útil de la matriz alimentaria en base a leche.

“A partir de los procesos de encapsulación utilizados es posible obtener partículas de tamaño nanométrico, entonces están involucrados los principios de la nanotecnología en este desarrollo”, favoreciendo así la liberación prolongada del compuesto, indica el co-investigador de este proyecto, Dr. Rubén Bustos.

A nivel mundial, las investigaciones en innovación alimentaria han ido en crecimiento. De hecho, en Latinoamérica hay diversos grupos de trabajo, como en centros de Argentina, Colombia y Brasil, cuyos profesionales colaborarán en este proyecto.

Para la académica, el principal avance de este estudio está en el trabajo que se realizará directamente con los alimentos: “La investigación que se realizará no sólo aportará conocimiento básico sino también es un estudio aplicado en una matriz real”.

A su vez, el Dr. Rubén Bustos enfatiza en el trabajo con nanotecnología, señalando que “en algún momento el mayor estado de avance eran ingredientes microencapsulados, pero ahora, trabajaremos con compuestos nanoencapsulados, estructuras mucho más pequeñas, lo que es novedoso”.

Trabajo interdisciplinario

Para el equipo de investigación, el principal valor que tiene este proyecto es el trabajo que realizan en colaboración los dos departamentos de diferentes facultades de nuestra Universidad, en donde -además- han contado con el apoyo de la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación, como indica el académico del Departamento de  Ingeniería Química.

“Acá se ha dado la posibilidad de hacer investigación interdisciplinaria, que es algo muy difícil en la Universidad, por lo menos ahora hay incentivo, pero en la cultura general es contrario, todos los investigadores se quedan en su departamento, pero a mí me gusta lo contrario y con Silvia ha funcionado súper bien los últimos tres o cuatro años. Ha sido productivo, nos hemos potenciado y nos gusta trabajar en equipo”, destaca el Dr, Bustos. 

A su vez, la Dra. Matiacevich destaca que “también realizamos colaboraciones con otros investigadores de otras dependencias de la Universidad (como Química y Biología) y otras universidades, tanto nacionales como extranjeras, usando equipamiento externo, con el valioso apoyo que entrega la Universidad para este trabajo”.
 

• Los doctores Daniel Serafini y Álvaro San Martín, académicos del Departamento de Física de nuestra Universidad, han generado una innovadora solución que permite almacenar energía en forma de hidrógeno, demostrando que una de las ventajas es que permite superar la intermitencia natural que presentan actualmente las energías renovables no convencionales (ERNC), como la solar y la eólica.  El trabajo se transforma en un gran aporte de la Universidad al sector energético.

Una innovadora tecnología que permite almacenar energía en forma de hidrógeno está siendo desarrollada por los doctores Daniel Serafini y Álvaro San Martín, académicos del Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile.

Según explica el Dr. Serafini, una de las ventajas de esta tecnología es que permite superar la intermitencia natural que presentan actualmente las energías renovables no convencionales (ERNC), como la solar y la eólica.

El hidrógeno se genera en horas de baja demanda eléctrica por medio de la electrolisis del agua. Luego según las necesidades, se genera energía eléctrica, empleando el hidrógeno almacenado en un dispositivo electroquímico denominado Celda de Combustible o FC (de Fuel Cell del Inglés) de manera muy eficiente y sin dañar el medio ambiente. Ello porque la combustión de hidrógeno genera vapor de agua como único producto, libre de gases de efecto invernadero y de material particulado.

Almacenar energía en forma de hidrógeno es una solución que aventaja a las baterías de litio. “Competimos con las baterías de litio y estas últimas son mucho más caras, más pesadas y además tienen problemas tecnológicos de escala, es decir, a igual tamaño rinden mucho menos”, precisa el Dr. Serafini. 

Según el experto, las reservas de litio que quedan en el mundo, con la tecnología actual de las baterías, “alcanzan para electrificar sólo el 40 por ciento de la flota de autos de Estados Unidos”.

Otra característica relevante de la iniciativa es que se trata de una solución especialmente atractiva para lugares aislados y que actualmente no reciben energía eléctrica de los sistemas interconectados.

Los académicos implementaron un módulo demostrativo en el campamento de Minera San Pedro, en Til Til, lugar donde además se emplaza el piloto de este proyecto que se mantiene en funcionamiento desde mediados de 2015.

Asimismo, en el campamento minero ubicado a 1.520 metros de altura, está funcionando un modulo generador, al cual se le acoplará próximamente un respaldo de hidrógeno, según detallan los expertos.

La iniciativa cuenta con una inversión de más de 150 millones de pesos, los cuales fueron financiados por InnovaChile CORFO (132 millones de pesos) y por la misma Minera San Pedro.

Aumentar la participación privada

Por su parte, el Dr. San Martín destaca que el proyecto ha tenido buena recepción en el gobierno y que lo que se requiere ahora es aumentar la participación de la empresa privada. “En los países avanzados, se han financiado desde hace decenas de años y con centenas de millones de dólares, diversos programas tanto públicos como privados para el avance de la tecnología del hidrógeno”, refiere.

Explica que por eso no es extraño que actualmente existan tres compañías (Hyundai, Toyota y Honda) que ofrecen al mercado automóviles con celdas de combustible fabricados en serie. Estos vehículos alimentan su celda de combustible con el hidrógeno almacenado en un contenedor especial a casi 700 atmosferas de presión. En menos de cinco minutos, cargan desde una “hidrógenera” 4 kilógramos de hidrógeno que les proporcionan una autonomía de cerca de 500 kilómetros. “Eso es algo que los automóviles con baterías convencionales no pueden hacer”, enfatiza el Dr. San Martín.

Frente a estos desarrollos, organismos del Estado, ya han reconocido en Chile la importancia futura del hidrógeno para lograr un transporte público limpio y no contaminante. Al respecto, ambos investigadores coinciden en que este es un primer paso trascendental.

Mercado objetivo

Una de las ventajas de implementar en Chile este tipo de tecnología es que nuestro país posee enormes recursos de ERNC de todo tipo (solar, eólica, geotérmica, hidroeléctrica, mareomotriz), y el uso del hidrógeno resulta altamente conveniente para eliminar el problema de la intermitencia de ellas. 

Los investigadores afirman que la presente iniciativa “no tiene como mercado objetivo la gran industria por ahora, pero sí lugares aislados, como pequeños poblados o caletas lejanas a los sistemas interconectados, pequeños piques mineros, caminos en construcción, etcétera”.

De acuerdo a las proyecciones, esperan implementar íntegramente el proyecto a mediados de este año. Si bien reconocen que es necesario que la tecnología sea más competitiva en términos de precios, sostienen que éstos han bajado notablemente en el último tiempo, por el enorme desarrollo de los automóviles con Celdas de Combustible.

Además, aseguran que la comparación de precios que en general se hace en Chile con la energía generada en base a hidrocarburos “no es justa”, principalmente, porque estas tecnologías no se hacen cargo de las externalidades negativas asociadas a ellas y por todos conocidas y padecidas, tales como la contaminación por el material particulado, gases de efecto invernadero, etcétera. “Para los estados, al final el barril resulta más caro de lo que aparentemente cuesta”, concluye el Dr. Serafini.
 

• El Dr. Erick Saavedra Flores, investigador del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles, busca nuevas técnicas matemáticas para simular computacionalmente el comportamiento que adoptará la madera en rangos extremos de deformación, agrietamiento, procesos dúctiles y el posible colapso progresivo.

Las estructuras de madera presentes en un país sísmico como Chile requieren de una revisión constante, que permita saber su resistencia a eventos críticos como los terremotos.
 
Para estudiar el comportamiento de este material el Dr. Erick Saavedra Flores, investigador del Departamento de Ingeniería en Obras Civiles de la Universidad de Santiago, busca nuevas técnicas matemáticas para simular computacionalmente el comportamiento que adoptará la madera en rangos extremos de deformación, agrietamiento, procesos dúctiles y eventualmente, colapso progresivo. 
 
El académico afirma que las fallas de las estructuras de madera se dividen en dos grupos: frágiles y dúctiles, lo que determina el tiempo de colapso de este material. “Por lo común, las estructuras fallan abruptamente, sin previo aviso. Este tipo de falla se clasifica como ‘frágil’. Sin embargo, a niveles locales, cercanos a uniones y conectores metálicos, la madera falla de manera ‘dúctil’, es decir, de modo gradual en el tiempo. Este último tipo de falla es muy recurrente en edificios de gran altura construidos en madera”, explica.
 
Gracias a recursos de un proyecto Fondecyt Regular el académico presentará un nuevo modelo basado en una técnica matemática llamada “homogenerización”, a través de la cual busca capturar el agrietamiento y los procesos de deformaciones irreversibles a diferentes escalas espaciales, desde niveles pequeños hasta varios metros de longitud. 
 
Esfuerzos a nivel mundial
 
“Lograr este objetivo es un gran desafío dado que se requiere extender la teoría existente para incorporar daño; es decir, degradación, pérdida de rigidez del material y grietas en la respuesta mecánica multi-escala del material. En los últimos años, grandes esfuerzos se han realizado a nivel mundial, sin embargo, la predicción del comportamiento mecánico de materiales en este contexto sigue siendo un problema sin una solución aceptada completamente por la comunidad científica”, afirma.
 
Explica que se pretende incorporar este nuevo modelo de material en análisis avanzados de estructuras de gran escala, pues el gran desafío de este objetivo es simular computacionalmente el colapso progresivo de estructuras durante eventos sísmicos.
 
En este sentido, la modelación de este problema es radicalmente compleja dado que intervienen procesos de deformación extrema en el material, la interacción entre elementos que caen durante el proceso de colapso y su consiguiente fragmentación.
 
El estudio también considera la realización de ensayos experimentales que permitan validar las predicciones numéricas obtenidas durante la investigación, los que podrán realizarse mediante la adquisición de una mesa vibradora para el Departamento de Ingeniería en Obras Civiles.
 
Como resultado final de esta investigación se espera contar con modelos avanzados de material que sean capaces de capturar los procesos de deformación extrema, que permitan, a su vez, calcular medidas de ductilidad.
 
“Creo que el principal impacto que podría llegar a tener mi proyecto se encuentra en el diseño y construcción de edificios y estructuras de gran escala. Para el caso particular de la madera, es posible promover la construcción de edificaciones de pino radiata de gran altura, si es que se conoce con más precisión su comportamiento durante la falla y eventual colapso estructural”, explica el Dr. Saavedra
 
Esta investigación se enmarca en el proyecto Fondecyt Regular 2016 (1160691) “Advanced Modelling of Ductility and Damage in Mass Timber Structures by Computational Homogenisation”.