‘Supermateriales’ inspirados en la naturaleza: la Escuela Internacional de Verano Nicolás Cabrera reúne a líderes mundiales en el campo de la Biofísica

La Biofísica estudia los fundamentos físicos que explican el funcionamiento de los sistemas biológicos. “Es un campo que está impulsando el desarrollo de nuevos materiales inspirados en la naturaleza”, explica Laura Arriaga, investigadora Ramón y Cajal en el Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera (INC) de la Universidad Autónoma de Madrid y organizadora de la Escuela de Verano.

“Una vez que entendemos cómo funciona un sistema biológico y somos capaces de predecir su comportamiento, también podemos imitarlo, creando materiales con múltiples aplicaciones industriales en la biotecnología, la industria aeroespacial, la construcción, la alimentación y la cosmética”.

Entrevista con David Weitz

Un ejemplo reciente que refleja el extraordinario potencial de este campo es el desarrollo de las nanopartículas en las que se encapsula el ARN mensajero de las vacunas contra el Covid-19 desarrolladas por Moderna y Pfizer-BioNTech, una contribución fundamental galardonada este año con el Premio Fronteras del Conocimiento en Biomedicina concedido a Robert Langer, junto con Katalin Karikó y Drew Weissman. “Esta tecnología imita una membrana biológica y se basa en principios básicos fundamentales de autoensamblaje descubiertos por la biofísica”, señala Arriaga

Sin embargo, todo lo conseguido hasta ahora en este campo seguramente no sea más que el comienzo de una revolución tecnológica que puede llevar al desarrollo de materiales inspirados en la biología para impulsar la llamada ingeniería de tejidos. Por ejemplo, según explica Arriaga, “podríamos fabricar un material tisular sintético que se asemeje a nuestra piel y otros materiales a la carta para trasplantes de tejidos y órganos”.

Entrevista con Mónica Olvera de la Cruz

Las investigaciones sobre el comportamiento de algunos sistemas biológicos, como las bacterias, también pueden ser de enorme utilidad para combatir uno de los mayores desafíos biomédicos actuales: la resistencia cada vez mayor a los antibióticos.

“Los científicos que trabajamos en este campo no solo producimos física inspirada en la biología, sino que también contribuimos a entender la biología a través de la física. En la actualidad se están investigando los principios físicos que explican el comportamiento de las bacterias y estos descubrimientos pueden ayudar a encontrar una solución al problema de la resistencia a los antibióticos”, asegura Raúl Guantes, otro investigador del INC que también ha participado en la organización de la Escuela de Verano, junto con su colega del mismo centro Juan L. Aragonés.

Soluciones para los grandes retos ambientales

Además, la Biofísica también puede ofrecer soluciones para algunos de los grandes retos medioambientales de nuestro tiempo, a través del desarrollo de materiales más eficientes y sostenibles, pilas fabricadas con bacterias o plásticos biodegradables.

Se trata de un campo que refleja el enorme potencial de la interdisciplinariedad para desplazar las fronteras del conocimiento y desarrollar tecnologías transformadoras. “Los organizadores de la Escuela somos todos físicos, pero tanto nuestros grupos de investigación como colaboradores constituyen una red de físicos, químicos, biólogos e ingenieros. Nos enriquece mucho el diálogo con los colegas de otros campos”, recalca Arriaga, galardonada en 2019 con el Premio Investigador Joven en Física Experimental otorgado por la Real Sociedad Española de Física (RSEF) y la Fundación BBVA.

En la Escuela de Verano han participado algunas de las figuras internacionales más destacadas en este campo, como David Weitz, de la Universidad de Harvard, director de un laboratorio con 60 investigadores que ya ha impulsado la creación de múltiples empresas productoras de tecnologías basadas en sus descubrimientos; Alfredo Alexander Katz, del MIT, un pionero en el desarrollo de partículas que pueden dirigir sus movimientos en función de su entorno bioquímico, por ejemplo para liberar fármacos en una zona específica del organismo; Mónica Olvera de la Cruz, de la Universidad de Northwestern, otro referente en este campo que descubrió el funcionamiento de la proteína spike, el mecanismo clave utilizado por el virus SARS-CoV-2 para infectar las células de nuestro organismo, un hallazgo que resultó fundamental para el desarrollo de las vacunas contra el Covid-19, y Tobias Bollenbach, de la Universidad de Koln (Alemania), uno de los mayores expertos mundiales en el estudio de los mecanismos que están provocando la resistencia de las bacterias a los antibióticos.