Archive for the 'Aut.: ZTF 50 urte / 50 años FCT' Category

Cartografiando territorio inexplorado: imagen por espectrometría de masas

 José A. Fernández

La espectrometría de masas es una poderosa técnica analítica que permite determinar la identidad de las moléculas a partir del dato de su masa. Para la aplicación de la técnica de espectrometría de masas, la muestra, independientemente del estado en que se encuentre, debe ser transferida intacta y cargada eléctricamente a fase gas. Por supuesto, esta definición es una supersimplificación de los principios físico-químicos que subyacen a la técnica. Sin embargo, de ella se desprenden varios datos importantes: la técnica permite analizar muestras muy complejas sin marcado previo (es decir, sin necesidad de marcar las moléculas que se quieren detectar). Estas dos características, junto con la de su enorme precisión, sensibilidad y velocidad, la hacen especialmente útil para el análisis de muestras biológicas. Sin embargo, se necesitó del desarrollo de las denominadas técnicas de ionización blanda, para poder transferir las moléculas biológicas intactas a fase gas.

La técnica de MALDI (Matrix Assisted Laser Desoption/Ionization, Figura 1) es una de las más utilizadas para la introducción de moléculas termolábiles en un espectrómetro de masas. Comienza depositando una porción representativa de la muestra biológica en una placa de acero y recubriéndola con una sustancia orgánica (la matriz), que absorbe la luz en la zona de emisión de los láseres comerciales (normalmente en el UV, en torno a los 335-350 nm). Las moléculas biológicas son, normalmente, transparentes a esta radiación, por lo que no se ven afectadas por el láser. Sin embargo, la matriz sí absorbe la radiación láser, se fragmenta, y libera el analito ionizado en fase gas.

Figura 1. Esquema de la espectrometría de masas por MALDI. Fuente: José A. Fernández.

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Biologiako Olinpiadak

Ana Puente, Sergio Seoane eta Beñat Zaldibar

Ez dugu zalantzan jartzen 50 urte hauetan zehar Zientzia eta Teknologia Fakultatea osatzen (eta bizitzen) duten langileek jarduera ugari egin dituztela Fakultatean garatzen diren ekitaldiak eta gertatzen diren berriak zabaltzeko eta jakinarazteko. Horrela, ahalegin hauen guztien hauen zati bat behintzat etorkizuneko ikasleek Fakultatearekiko duten harrera onean islatzen da.

Fakultatea gizarteari hurbiltzeko egiten diren jardueren artean Olinpiada Zientifikoak ditugu. Olinpiadak, Fakultatean ikasi dezaketen Batxilergoko ikasleen artean, hainbat diziplina zientifikori buruzko jakin-nahia pizteko asmoz antolatzen dira.

1. irudia: 2014. urtean UPV/EHUko Zientzia eta Teknologia Fakultatean egin ziren Olinpiadetako irabazleak. Kimika, Fisika, Matematika, Biologia eta Geologia arloetako irabazleak. (Argazkia: UPV/EHU)

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Metabolómica: el todo sobre la suma de las partes

María Encarnación Blanco

Durante la última mitad del siglo pasado se vivió una gran revolución en la biología. Importantes avances tecnológicos y científicos (con el descubrimiento de la doble hélice de ADN como el ejemplo más conocido) hicieron del reduccionismo la máxima de esta ciencia, descomponiendo organismos complejos para estudiar sus partes constituyentes aisladamente, lo que dio lugar a una gran expansión de la biología molecular. Sin embargo, en los últimos años la biología está viviendo un nuevo cambio de rumbo, en parte experimental y en parte filosófico, hacia una visión holística o integral del sistema, tomando el conjunto de componentes individuales y su interacción como objeto de estudio. En palabras de Aristóteles, el todo es más que la suma de las partes. Estas diferencias entre la visión reduccionista del siglo pasado y la actual biología de sistemas pueden compararse con la leyenda india de los sabios ciegos y el elefante, en la que se representan las limitaciones de una visión individual, o reducida, en la aproximación a un problema desconocido.

Imagen 1. Ilustración del libro From The Heath readers by grades, D.C. Heath and Company (Boston), 1907. Fuente: Wikimedia Commons.

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Zulo beltzen termodinamika

David Brizuela eta Iñaki Garay

Fisika teorikoaren ikuspuntutik zulo beltzak unibertsoko objektu bitxienetarikoak direla esan liteke. Haatik, horiek ere betetzen dituzte termodinamikaren legeak. Artikulu honetan, saiatuko gara termodinamikaren legeak zulo beltzei nola aplika diezazkiekegun azaltzen.

Termodinamika, bere izenak dioen moduan, beroaren dinamika aztertzen duen fisikaren adarra da. Bere oinarriak lau lege edo printzipio oso bakunetan labur daitezke. Lege hauek zenbakiturik izendatzen ohi dira, zerotik hasita. Zero printzipioak bi gorputzen arteko oreka termikoa definitzen du: tenperatura desberdinetara dauden bi gorputz kontaktuan jarriz gero, euren artean beroa trukatuko dute, biek tenperatura berdina izan arte.

1. irudia: Termodinamikak beroaren transferentzia aztertzen du. Unibertsala denez, edozein sistemari aplika diezaiokegu: bai irakiten
dagoen ur lapiko bati, bai zulo beltzei. (Argazkia: Stanford University)

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En busca del compuesto perdido

Nerea Ferreirós Bouzas

Las series de policías e investigadores han puesto en nuestras vidas el laboratorio científico y con él, la espectrometría de masas. La realidad es algo diferente a la ficción, pero en ambos casos es cierto que la espectrometría de masas es una técnica muy habitual cuando se trata de buscar moléculas, tanto si sabemos lo que estamos buscando como si no.

Pondré un ejemplo en el que la espectrometría de masas ha sido una técnica clave. Todos sabemos que está prohibido conducir bajo los efectos de sustancias estupefacientes. En caso de sospecha o simplemente en un control rutinario se realiza un test “in situ”. Se toma una muestra de saliva y mediante una reaccion enzimática (inmunoensayo) se obtendrá un resultado positivo o negativo. En ocasiones, moléculas similares a las buscadas pero que podrían no estar prohibidas presentan reactividades cruzadas, por lo que los resultados positivos se confirman en el laboratorio, principalmente mediante espectrometría de masas. En estos casos es importante corroborar la identidad de la molécula (lo que se conoce como análisis cualitativo). En segundo lugar, se procede al análisis cuantitativo, es decir, a calcular la concentración del compuesto en el organismo.

¿Pero qué sucede si el resultado del primer test es negativo, pero el comportamiento del individuo indica claramente el consumo de algún tipo de droga? En este caso hay que poner a trabajar la mente y la maquinaria científica.

Hace algunos años, irrumpieron en el mercado unas mezclas de plantas, declaradas como incienso, que fumadas, provocaban efectos similares a los del cannabis (Imagen 1). A pesar de que la policía había detectado el consumo de estos productos, no se encontraban en ellos ninguna de las drogas incluídas en los analísis de rutina de los laboratorios de toxicología forense. Después de que un par de adolescentes acabaran en urgencias estaba claro que teníamos que cambiar la estrategia de búsqueda.

Imagen 1. Un sobre de Spice, mezcla de plantas empleada como “incienso”. Fuente: Wikimedia Commons.

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Oscarretarako bide matematikoa

Javier Duoandikoetxea

Asko izan dira gure fakultatean matematikari egin direnak haren 50 urteko ibilbidean. Nik dakidala, inork ez du Oscar sari bat irabazi… orain arte. Harrigarria badirudi ere, hori gerta daiteke, eta ez aktore ospetsu bihurtuta, matematika erabilita baizik.

Star Wars, Karibeko piratak, Toy Story, Frozen eta beste film asko ikusita, sumatzen dugu ordenagailuak zeregin handia izan duela haien atzean dagoen lan teknikoan. Zer ote da, baina, ordenagailuaren lana? Baten batek eman behar dizkio aginduak…

Elurra, ura, ilea, haizea eta abar

Aleka McAdamsek 2011n aurkeztu zuen tesia UCLAn, Joseph Teran irakaslearen zuzendaritzapean. Matematika aplikatuko tesia zen eta izenburuan efektu berezietako erabilera aipatzen zuen (applications to physical simulation in visual effects). Walt Disney estudioetan eman zioten lana. Alexey Stomakhinek urte bi geroago amaitu zuen bere tesia, zuzendari berarekin lan eginda, eta hura ere Walt Disneyra joan zen lanera. Hirurak, Teran, McAdams eta Stomakhin, agertzen dira Frozen eta Moana filmen arrakastaren atzean, beste zenbait lankiderekin batera, haietariko batzuk UCLAko ikasleak.

1. irudia: Stomakhin, Teran eta UCLAko beste ikasle bi, Frozen filmaren amaiera ospatzen. (Argazkia: UCLA Newsroom).

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¿Quién se encuentra en el lado oculto del iceberg?

Haizea Ziarrusta, Maitane Olivares y Olatz Zuloaga

El desarrollo de la actividad humana y el aumento de la contaminación van de la mano, ya que el ser humano ha contaminado el medioambiente desde sus inicios. El punto de inflexión en el nivel de contaminación lo marca la revolución industrial, pero los seres humanos como sociedad no le han dado importancia a este trascendental problema hasta alcanzar su bienestar social y económico. “El ser humano es parte de la naturaleza y la lucha contra ésta es una lucha contra sí mismo”. Así reflexionaba Rachel Carson entorno a este problema en 1962 en su libro “Primavera Silenciosa”, que se puede considerar la primera obra del ecologismo.

De la misma época (1960-1980) son las primeras legislaciones sobre la contaminación medioambiental y también durante el siglo XX se instalaron las primeras depuradoras para tratar las aguas residuales industriales y urbanas. Si bien las primeras normativas y legislaciones se centraron en el control de patógenos y metales, no fue hasta más tarde cuando el control de los compuestos orgánicos adquirió importancia. En un principio, se impuso el control prioritario de los contaminantes orgánicos persistentes o POPs (persistent organic pollutants) debido a su capacidad de acumularse y su toxicidad. En la convención de Estocolmo se recopiló un listado de 12 compuestos, entre los que se encontraban 9 pesticidas clorados, los bifenilos policlorados, las dioxinas y los furanos. Si bien el listado se ha ampliado a 28 compuestos en años sucesivos, existen aún otros en lista de espera. Además de la convención de Estocolmo, la europea Directiva Marco de Aguas o WFD (Water Framework Directive) y la Agencia para la Protección del Medioambiente estadounidense (Environmental Protection Agency, EPA) tienen sus propios listados de contaminantes prioritarios, que incluyen hasta 129 compuestos. Todos ellos conocidos, todos controlados, todos esperables. Pero, ¿son esos los únicos compuestos preocupantes o perjudiciales para el medioambiente? Los contaminantes conocidos y regulados son solo la punta del iceberg. Muchos de los contaminantes que llegan al medioambiente surgen de la actividad diaria del ser humano; sin embargo, es poco lo que conocemos sobre la presencia o efectos nocivos que pueden causar en el medioambiente los más de 70 millones de compuestos que podemos encontrar en bases de datos como Pubchem o Chemspider.

Por tanto, ¿merece la pena husmear en el lado oculto del iceberg? ¿Nos deben preocupar esos compuestos no legislados? Durante los últimos años, la curiosidad de la comunidad científica se ha dirigido a ese lado oculto del iceberg con el objetivo de detectar en el medioambiente compuestos farmacéuticos y de higiene personal, pesticidas no clorados y/o químicos industriales emergentes, entre otros. Así, en lugar de realizar el seguimiento exclusivo de los cientos de compuestos en la punta del iceberg, el reto es ahora monitorizar los miles de compuestos desconocidos que aún están en el lado oculto. ¡Y vaya reto el de las y los “submarinistas” que se dedican a desarrollar métodos analíticos para detectar esos compuestos!

Figura 1. Si bien hasta ahora hemos monitorizado los contaminantes prioritarios, éstos son solo la punta del iceberg. Fuente: Uwe Kils.

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