Catalunya crea l'únic 'hub' de recerca a Espanya amb dos supermicroscopis electrònics

Cerdanyola del VallèsLa indústria farmacèutica, la de les energies renovables o la informàtica tenen una nova joguina per dissenyar productes i dispositius molt més eficients, ràpids, duradors o sostenibles. El Sincrotró Alba, el complex d'acceleradors d'electrons i única font de llum de sincrotró de l'Estat, estrena una nova plataforma científica: el JEMCA, les sigles del Joint Electron Microscopy Center at Alba, tot i que en català el nom s'escurça a Centre Conjunt de Microscòpia Electrònica. La instal·lació, que s'ha inaugurat aquest divendres amb la presència del conseller de Recerca i Universitats, Joaquim Nadal, incorpora dos microscopis electrònics d'alta gamma que faran servei a investigadors de diferents sectors perquè puguin analitzar al detall els aspectes més fins de les estructures cel·lulars i els àtoms de proteïnes i materials, de manera que es puguin modificar i potenciar aspectes concrets. En definitiva, l'adquisició de coneixement que s'obtingui a partir d'aquests aparells permetrà crear fàrmacs dirigits o dispositius més eficients.

Aquest nou hub ha rebut un total de 5,8 milions d'euros, la meitat dels quals del Fons Europeu de Desenvolupament Regional (Feder) destinats a projectes de creació, adquisició i millora d'equipaments i plataformes científiques i tecnològiques. “Des del Govern estem compromesos en la tasca de transformar tots els recursos que es posen al servei de la ciència en forma de projectes tangibles i eficaços, i la recerca és la punta de llança de la modernització de Catalunya, que avança cap a una xarxa de centres que ens ubica al moll de l'os de la ciència d'Europa i del món”, ha dit Nadal. La directora del Sincrotró Alba, Caterina Biscari, per la seva banda, ha destacat que aquesta plataforma “posiciona el mapa europeu en una nova lliga i posa al servei dels investigadors aproximacions multimodals als seus objectes d'estudi”. 

Afinar fàrmacs contra el càncer

La criomicroscòpia electrònica és una tècnica per conèixer molt detalladament, amb imatges d'alta resolució, les estructures atòmiques de les proteïnes. "Si sabem com són les proteïnes, com funcionen i estan distribuïdes, podrem revisar com interaccionen amb diferents fàrmacs i perfeccionar-los per aturar la progressió de malalties", explica el cap de la plataforma de criomicroscòpia electrònica del Centre de Microscòpia Electrònica del sincrotró ALBA, Pablo Guerra. El microscopi electrònic funciona a partir de les mostres de proteïnes que aporten els investigadors i permet obtenir una imatge tridimensional, que correspon a la forma real de la molècula, a partir de la qual es pot obtenir un model per avançar en la investigació de fàrmacs. Per exemple, en estudis de teràpies per al càncer i la metàstasi i, també, en el disseny de nanocàpsules o píndoles de transport intel·ligent de fàrmacs.

Guerra explica a l'ARA el funcionament del microscopi Crio-Tem, que ha suposat una inversió d'1,7 milions d'euros i està liderat per l'Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB). "Els investigadors ens porten la proteïna dissolta i nosaltres la vitrifiquem, la congelem, per poder-la introduir dins del microscopi. Per què? Perquè hem de protegir-la: el microscopi està a -180 graus i els electrons generen una energia i una calor tan gran que, per a una proteïna, que és molt delicada, actua com una bomba nuclear que pot fregir-les", assenyala. Tot i que no totes les mostres que poden analitzar-se a la màquina (una dotzena que s'introdueixen en una mena de termos de cafè) seran òptimes per aconseguir veure la seva forma real, els investigadors fan un cribratge i, quan en troben una de potencialment bona, durant la nit, el microscopi fa milers de fotografies en diferents orientacions per obtenir la imatge en 3D. "Algunes són de la proteïna sola, altres amb diferents fàrmacs per poder revisar interaccions", afegeix el tècnic.

Perfeccionar bateries i plaques solars

El microscopi Metcam, valorat en 4,1 milions d'euros, està pensat per a l'estudi de materials a escala atòmica i obtenir-los. Belén Ballesteros, que dirigeix la Unitat de Microscòpia Electrònica de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), assegura que aquest instrument és una evolució dels microscopis que ja es fan servir: "Els camps d'aplicació són diversos, des l'energia, en el disseny de plaques solars o bateries, fins a l'electrònica, en el perfeccionament de dispositius. També en la producció d'hidrogen, la reducció de CO₂ o el desenvolupament de materials quàntics". Aquest instrument permet conèixer bé els components dels materials que es fan servir en la creació de dispositius, ja que dona informació de com estan distribuïts els elements, i això és essencial per conèixer-ne les propietats i, després, modular o canviar algun element per perfeccionar-los i fer-los més eficients, més ràpids o més sostenibles. "El microscopi electrònic ens permet entendre com estan fets els materials a escala atòmica i analitzar la ubicació de cada àtom", afegeix.

La diferència entre aquest microscopi electrònic, que és únic a Catalunya (va arribar al juny, però fins fa dues setmanes encara s'estava posant a punt i comprovant que fa el que prometia), i els que ja existeixen en altres centres és que aquest té molta més capacitat de resolució espacial (visibilitza àtoms molt petits) i de detecció de composició energètica. A més, incorpora uns correctors d'aberracions. "Per entendre'ns: el microscopi funciona a partir d'un canó d'electrons que sembla una bombeta antiga, que emet llum per a tot arreu. Però a nosaltres ens interessa que el feix d'ions enfoqui únicament la mostra i els microscopis electrònics incorporen unes lents que permeten redirigir l'energia només a la mostra", explica Ballesteros. Aquestes lents, però, no són perfectes, tenen defectes. Amb un exemple casolà, és com si nosaltres ens poséssim unes ulleres que queden una mica curtes de graduació. "El nou microscopi corregeix bastant aquests defectes i podem veure més del que veiem abans. Potser abans hi havia dos àtoms de costat que els veiem com un de sol i ara els podem distingir i ser més acurats", afirma Ballesteros.

Els dos instruments estan oberts al conjunt de la comunitat científica a través de concurrència competitiva, tal com es fa amb la resta d'instruments del Sincrotró Alba. Entre 2024 i 2025, a més, entrarà en funcionament un tercer microscopi, que es finançarà a partir de fons Next Generation procedents del Programa Plans Complementaris en Materials Avançats.