Rebeca Sola, del Departamento de Química Física de la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad del País Vasco, ha desarrollado y caracterizado un tipo de materiales híbridos que responden de diferente manera a la luz, lo que les hace susceptibles de ser utilizados en áreas tan diferentes como la óptica o la biomedicina. Este trabajo forma parte de la tesis doctoral de Rebeca, que leyó en enero pasado.

Los materiales híbridos constan de un componente orgánico y otro inorgánico, “en el caso de las aplicaciones biomédicas está los dos en una misma molécula. Y en las aplicaciones relacionadas con la iluminación, por ejemplo para led, hay una estructura rígida donde metemos colorantes orgánicos”, aclara Rebeca Sola a Innovaspain.

Utilizan colorantes fluorescentes, que habitualmente se emplean en disolución, que añade a estructuras inorgánicas acanaladas. Esto tiene dos ventajas, aclara Rebeca, por un lado, aportan protección al colorante, haciéndolo más estable frente a la degradación, lo que aumentaría la vida útil de los dispositivos que los incorporan. Por otro lado, aportan rigidez al sistema, y esto, a su vez, permite aumentar las propiedades fotofísicas de los colorantes.

Las sustancias fotosensibilizadoras que han utilizado son válidas para terapia fotodinámica. Se trata de materiales en los que se combinan fragmentos orgánicos e inorgánicos que generan una especie de oxígeno capaz de provocar la muerte de ciertas células tras su excitación con luz.

La terapia fotodinámica es un procedimiento terapéutico muy utilizado actualmente en dermatología, para el tratamiento de varias enfermedades de la piel, como psoriasis, angiomas, verrugas víricas, procesos inflamatorios como el liquen, alopecia areata o acné, entre otras, y para tratamientos estéticos de fotorejuvenecimiento. También se utiliza en el tratamiento del cáncer de piel

La técnica se basa en la administración de un agente fotosensibilizante y en la posterior estimulación de la zona a tratar mediante luz de la longitud de onda adecuada. Así se induce la formación de radicales libres y la destrucción de las células malignas de forma muy selectiva.

​La alta selectividad del tratamiento se debe a la mayor capacidad de las células tumorales para incorporar las sustancias fotosensibilizantes frente a las células sanas. La aplicación de la estimulación luminosa provoca también la muerte de las bacterias, debido a que produce formas reactivas de oxígeno causadas por la estimulación de la luz sobre los agentes fotosensibilizantes.

Rebeca Sola ha obtenido materiales que además de generar esta especie de oxígeno citotóxica para las células tumorales, están dotados de fluorescencia, y “eso los hace muy interesantes también para bioimagen”, destaca Sola.

“La ventaja, es que uno de los compuestos, además absorbe luz l roja, que traspasa mejor los tejidos. Junto esta propiedad, del núcleo metálico, con el colorante rojo conseguimos una acción dual: que se generar una forma de oxígeno capaz de matar células malignas que produce produce fluorescencia. Gracias a esta última propiedad, si miras al microscopio un cultivo de células, puedes localizarlo” precisa Rebeca.

Sin embargo, su utilidad clínica aún tardará en llegar, advierte Rebeca. “La acción fototóxica de estos compuestos se está estudiando mediante experimentos en cultivos celulares in vitro, y aunque los resultados son prometedores, nos encontramos en las primeras etapas del estudio”.

Aplicaciones en otros campos

Estos materiales tienen también aplicaciones en otros campos, debido a sus muy diversas propiedades ópticas. “Son de gran interés aquellos en los que se da un efecto antena artificial, con un ordenamiento de las diferentes especies de colorante y una transferencia de energía unidireccional”, explica Sola. Eso se traduce en partículas con fluorescencia multicolor, capaces de recoger la energía de la luz en un extremo y transferirla al extremo contrario, lo que puede ser interesante para su integración en células solares.

También han obtenido un material sólido que emite fluorescencia retardada, es decir,  que en lugar de apagarse en el mismo momento de retirar la fuente de excitación, como es habitual, se mantiene durante décimas de segundo y es perfectamente visible a simple vista. “Este tipo de tecnología podría ser interesante para tecnologías LED“, explica Rebeca. Además han logrado materiales que son capaces de transformar la luz de un láser incidente en luz con el doble de energía.

Los materiales logrados en la UPV no solo aceptan la incorporación de un solo colorante en la estructura inorgánica, sino que es posible encapsular varios colorantes simultáneamente. “Con dos colorantes cuya respuesta es complementaria, hemos obtenido partículas fluorescentes que cambian de color dependiendo de la polarización de la luz, cambiando de una emisión fluorescente azul a verde. Se trata, además, de un proceso reversible y reproducible”, explica la investigadora. Incorporando un tercer colorante con emisión roja en las proporciones adecuadas, se ha obtenido también un sistema emisor de luz blanca, “otra vez interesante para sistemas de iluminación”, explica Sola.

Una vez concluida su tesis, a Rebeca le gustaría seguir trabajando en esta línea, “intentado publicar lo pendiente”. De momento se ha acogido a una de las becas puente que ofrece la UPV, y que prolonga su contrato por nueve meses mas.

Pero Rebeca ve en panorama científico en España “cada vez peor, porque hay más recortes y menos posibilidades. Me gustaría trabajar en algo estable, pero en ciencia es un poco difícil”.

 

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