jueves, 30 de enero de 2014

Conmemoración de 100 años de la cristalografía

El año 2014 ha sido proclamado Año Internacional de la Cristalografía por UNESCO (2013). Hace exactamente un siglo, se descubrió que los Rayos-X podrían ser utilizados para "ver" la estructura de la materia de una manera no intrusiva. Por esta razón, este año conmemora el centenario del descubrimiento de la cristalografía de Rayos-X, gracias a los trabajos de William Henry Bragg, William Lawrence Bragg y Max von Laue.




En este sentido, hoy en día la cristalografía de Rayos-X se ha convertido en la técnica principal para el estudio de la estructura de la materia a nivel atómico o molecular. En este contexto, la cristalografía ha hecho una contribución vital para nuestra comprensión de las bases de la vida misma especialmente a través de la obra de Francis Crick y James Watson, quien, con una valiosa contribución de la cristalógrafa Rosalind Franklin, reveló hace unos 60 años que la estructura del ADN era una doble hélice. En los últimos 50 años, las estructuras de más de 90.000 moléculas biológicas han sido reveladas por cristalógrafos, con grandes ramificaciones para el cuidado de la salud.


En este contexto, la cristalografía constituye la columna vertebral de una amplia gama de industrias, incluyendo la farmacéutica, la agroalimentaria, la aeronáutica, la informática, la minería y las ciencias espaciales. Es esencial para el desarrollo de casi todos los nuevos materiales.
Con base a lo anteriormente planteado, es evidente que la cristalografía será indispensable para alimentar la innovación científica que todos los países necesitan para su desarrollo sostenible, la construcción de sociedades y economías más ecológicas.

Sin embargo, muchos países todavía carecen de experiencia en este campo. Esta es la razón por la que la UNESCO y la Unión Internacional de Cristalografía están uniendo fuerzas para centrar la atención sobre la cristalografía en 2014.



Cristalografía

Es la ciencia que examina la disposición de los átomos en sólidos, se dedica al estudio de los cristales, que son todos los minerales que, espontáneamente, se presentan en la naturaleza definidos en estructuras geométricas UNESCO (2013).
A partir de lo anterior expuesto, cuando se analiza grafito y diamantes, estos minerales apenas se parecen: uno es opaco y suave (grafito se utiliza para hacer los lápices), mientras que el otro es transparente y duro. Sin embargo, el grafito y el diamante son parientes cercanos, químicamente hablando, ambos están compuesto de carbono. Aunque el diamante tiene la capacidad de dispersar la luz, debido a la estructura de sus enlaces químicos es lo que le proporciona su "brillo", esto se conoce gracias a la cristalografía de Rayos-X.

En este sentido, a través de la cristalografía de Rayos-X, científicos pueden estudiar los enlaces químicos que atraen a un átomo de otro.



Actualmente la cristalografía sustenta todas las ciencias

Actualmente la cristalografía, constituye la columna vertebral de una amplia gama de industrias, incluyen la farmacéutica, la agroalimentaria, la aeronáutica, la informática, la minería y las ciencias espaciales. Por tal razón, es esencial para el desarrollo de casi todos los nuevos materiales UNESCO (2013).
Con base a lo anteriormente señalado, es evidente que la cristalografía será indispensable para alimentar la innovación científica que todos los países necesitan para su desarrollo sostenible, para la construcción de sociedades y promoción de economías más ecológicas.
Sin embargo, muchos países todavía carecen de experiencia en este campo. Esta es la razón por la cual la UNESCO y la Unión Internacional de Cristalografía están uniendo fuerzas para centrar la atención sobre la cristalografía en 2014.
El hecho es que a pesar de que impregna nuestras vidas, la cristalografía sigue siendo en gran parte desconocida ¿Cuántas personas saben cuándo se suben a un avión o toman medicamentos que estos productos son el fruto de un largo proceso que se inició con la cristalografía?
Asimismo, una vez señalados los argumentos antes descritos, UNESCO (2013), plantea que cada país debe invertir en este campo y nuestro mensaje es que la cristalografía es accesible a todos y se puede realizar en un ámbito universitario, con un equipo relativamente barato, y sin infraestructura sofisticada. Todos los países pueden disfrutar de importantes beneficios sociales y económicos de las inversiones modestas y el Año Internacional de Cristalografía demostrará cómo.
En este contexto, el año se inicia en la UNESCO en París el 20-21 de enero, con representantes de los gobiernos, el mundo académico y el sector privado que acuden de todo el mundo, haciendo un énfasis especial en el papel que la cristalografía desempeña en el desarrollo mundial. A lo largo del año, la UNESCO y la Unión Internacional de Cristalografía proporcionarán a los gobiernos interesados orientación sobre el desarrollo curricular y la investigación.

Con base a lo anteriormente señalado, UNESCO (2013) plantea la organización de una serie de laboratorios abiertos en los países en desarrollo, con el fin de mostrar cómo funciona la cristalografía, en colaboración con empresas privadas. Se propone que los primeros laboratorios deben estar listos y equipados para principios de 2014, en países como Argentina, Costa de Marfil, Marruecos, Sudáfrica y Uruguay los cuales servirán como prototipo para otros países, que deseen incorporar estas tecnologías.



Importancia qué los países inviertan en la cristalografía

Los cristalógrafos no sólo estudian la estructura de los materiales, sino que  también puede utilizar este conocimiento para modificar una estructura para darle nuevas propiedades o para hacer que se comporte de manera diferente UNESCO (2013). El cristalógrafo también puede establecer la nueva "huella digital" del material y puede utilizarla para demostrar que la nueva sustancia es única cuando se solicita una patente.
Es importante destacar que la cristalografía tiene muchas aplicaciones según UNESCO (2013), además impregna nuestras vidas y formas cotidianas, constituye la columna vertebral de las industrias que son cada vez más dependientes de la generación de conocimiento para generar nuevos productos, entre ellos el agroalimentario, aeronáutico, automóvil, cuidado de la belleza, industrias de la informática, electro-mecánica, farmacéutica y minería.
En concordancia, el diseño de fármacos es fuertemente dependiente de la utilización de la cristalografía. Por ejemplo, cuando una empresa farmacéutica esta en busca de un nuevo fármaco para combatir una bacteria específica o primero las necesidades de virus para encontrar una pequeña molécula capaz de bloquear las proteínas activas (enzimas) que están involucrados en el ataque a la célula humana. Conociendo la forma precisa de la proteína permite a científicos  diseñar compuestos farmacológicos que pueden sujetar los sitios de "activos" en las proteínas y de ese modo desactivar su actividad perjudicial.
Aunado a esto, El Rover Curiosity (robot espacial) utilizó la cristalografía de Rayos-X en Octubre de 2012 para analizar las muestras de suelo en el planeta Marte. La NASA había equipado el vehículo con un difractómetro, al analizar las muestras, los resultados sugieren que la muestra de suelo marciano era similar a los suelos basálticos resistidos de los volcanes de Hawai.




De este modo, la cristalografía es también esencial para distinguir formas sólidas de un fármaco al comparar su composición molecular, ya que estos pueden ser solubles bajo condiciones diferentes, lo que afecta a la eficacia de la droga. Esto es importante para la industria de medicamentos genéricos en Asia y África, sobre todo, donde los fármacos contra el VIH/sida están siendo fabricados con licencias obligatorias para hacer que sean accesibles a los más pobres UNESCO (2013).


Beneficiarios del año internacional de la cristalografía

La UNESCO (2013), en el año internacional de la cristalografía plantea los siguientes aspectos:

El año se centrará en las escuelas y universidades para la enseñanza de la cristalografía.
La finalidad es introducir la enseñanza de la cristalografía donde todavía está ausente, a través de:
- Encargados de laboratorio que viajaran preparados por la Unión Internacional de Cristalografía los cuales demostraran demostrarán cómo trabajan los difractómetros en países como Asia, África y América Latina, en colaboración con los fabricantes difractómetro.
- La iniciativa de un curso en África para las universidades, que será intensificado y extendido a países de Asia y América Latina que carecen de enseñanza cristalografía; demostraciones prácticas y competencias en la educación primaria y secundaria.
- Los proyectos de resolución de problemas, para alumnos de las escuelas que utilizan su conocimiento de la cristalografía en física y química.
- Una exposición itinerante por escuelas y universidades en Cristalografía geométrica
- Arte en el mundo árabe-islámico, organizado por el marroquí y la Asociación de Cristalografía, La exposición también demostrar la cristalización y difracción de Rayos-X usando un difractómetro portátil.


El año se centrará en los gobiernos propiciando nuevas políticas para el desarrollo de su país.
Al interactuar con ellos se planteará el asesoramiento en el diseño de políticas que ayuden a:
- Financiar la creación y el funcionamiento de al menos una cristalografía nacional central por país.
- Desarrollar la cooperación con centros de cristalografía en el extranjero, así como con sincrotrón y otras instalaciones de gran escala.
- Fomentar el uso de la cristalografía en la investigación y el avance.
- Introducir la cristalografía en programas escolares y universitarios, para  modernizar planes de estudio existentes.
Una vez señalados los argumentos antes descritos, se han previsto una serie de reuniones regionales de la cumbre, para resaltar las dificultades en la realización de la investigación científica de primer nivel en las partes del mundo e identificar maneras de superar estas. Los encuentros reunirán a los países que están divididos por el idioma, el origen étnico, la religión o los factores políticos, para delinear el futuro perspectivas para la ciencia, la tecnología y el desarrollo industrial relacionado, e identificar oportunidades de trabajo.


El año se centrará en el público en general con la finalidad de modernizar la sociedad.
Para aumentar el conocimiento de la forma en que cristalografía sustenta la mayor parte de los desarrollos tecnológicos y culturales en la sociedad moderna se planteara:
- Conferencias públicas organizadas por los miembros de la Unión Internacional de Cristalografía en temas como la importancia fundamental de las estructuras cristalinas de proteínas en el diseño de fármacos, la cristalografía y la simetría en el arte, o análisis cristalográfico de obras de arte y materiales antiguos.
- Patrocinio de exposiciones de carteles destacando la utilidad y maravillas de la cristalografía, además se llevara a cabo la presentación de artículos a la prensa, la televisión y otros medios de comunicación manifestando la contribución que la cristalografía hace a la economía global.



El año se centrará en los aspectos científicos de la comunidad, para fomentar la colaboración internacional entre científicos de todo el mundo.
Esta colaboración se llevara a cabo con un énfasis en la colaboración entre países del Norte y del Sur, a través de:
- El lanzamiento de una revista de acceso abierto sobre cristalografía, que se llamará IUCrJ.
- Proyectos conjuntos de investigación que involucran grandes instalaciones de sincrotrón en los países desarrollados y los países en desarrollo, tales como la instalación en Brasil o la instalación de SESAME en el Medio Oriente, nacido de un proyecto de la UNESCO.

- Consultas para identificar la mejor manera de salvar a todos los datos de difracción recogidos en grandes instalaciones y laboratorios de cristalografía.


Retos para el futuro a través de la cristalografía

La cristalografía también puede contribuir al desarrollo de curas para vegetal y animal enfermedades, un ejemplo es la investigación sobre el cancro en especies de cultivo como el tomate o el desarrollo de vacunas para prevenir enfermedades como la gripe aviar o la porcina. Además, los estudios cristalográficos de las bacterias, son importantes para la producción de productos alimenticios derivados de la leche, la carne, las verduras y otras plantas UNESCO (2013).
En tal sentido la UNESCO (2013) plantea diversos retos para el año internacional de la cristalografía, entre los más destacados están:
Retos de salud: Desafíos de salud seguirán siendo desalentadores en las décadas por venir. Todavía no hay una vacuna o cura eficaz para pandemias como el VIH/sida, el dengue y la malaria, las cuales siguen causando estragos en el mundo en desarrollo en particular.
En consecuencia, muchos problemas de salud en los países en desarrollo están vinculados a la falta de acceso a agua potable y saneamiento adecuado, incluye enfermedades como el cólera o diarrea la esquistosomiasis enfermedad crónica, con un estimado de 90% de los casos, al menos informó en África. A través de la cristalografía, se puede mejorar la resistencia que presentan determinadas bacterias a medicamentos, razón por la cual se pueden producir medicamentos más eficientes para mejorar el sistema de farmacia.



Retos de la energía: La cristalografía puede desarrollar nuevos productos que reducen el consumo de energía de un hogar (y factura de la calefacción), mientras que se pueda recortar las emisiones de carbono. Se puede también identificar nuevos materiales que reducen el costo de los paneles solares, molinos de viento y baterías haciéndolos más eficientes, promoviendo de esta manera, el acceso a tecnologías verdes.



Retos en el agua: Cristalografía puede ayudar a mejorar la calidad del agua en las comunidades pobres, mediante la identificación de nuevos materiales capaces de purificar el agua durante meses a la vez, como nanoesponjas (filtros de derivación) y nanotablets. También puede ayudar a desarrollar soluciones ecológicas para mejorar el saneamiento.




Retos en la industria química: Cristalografía puede contribuir al desarrollo de materiales de construcción ecológicos en los países desarrollados y en desarrollo. También puede ayudar a reducir la contaminación mediante la sustitución de disolventes químicos con disolventes inorgánicos "verdes" basados ​​en líquidos iónicos y CO2. Se puede ayudar a reducir los residuos de la minería y los costos relacionados al contribuir a métodos que extraer selectivamente sólo los materiales necesarios.



Impulso de la cristalografía en 2014 y en los años futuros.

Todo país interesado en el desarrollo de industrias basadas en el conocimiento o la adición de valor a productos crudos debe tener una capacidad endógena en la cristalografía UNESCO (2013). Durante el año 2014, los países en desarrollo de África, la región árabe, América Latina, el Caribe y Asia pueden hacer mucho para impulsar la cristalografía en su suelo.
En este sentido, se invita a los 195 Estados Miembros de la UNESCO en contactar con el equipo de la UNESCO dentro de la Internacional de Ciencias Básicas (PICF) y de la Unión Internacional de Cristalografía, con el fin de elaborar un programa para la aplicación en su país en 2014.
“Está claro que la cristalografía será indispensable para alimentar la innovación científica que todos los países necesitan para su desarrollo sostenible y la construcción de sociedades y economías más verdes”   

                                                              Irina Bokova, Directora General UNESCO.