Màquines de llum

El passat dimecres 11 de juny va venir Romain Quidant, de l’ICFO (Institut de Ciències Fotòniques), per parlar-nos de la seva recerca amb òptica; i per això a la sessió li vam posar el títol de Màquines de llum.

La fotònica és la ciència de la llum i de les tecnologies basades en la llum. L’ICFO depèn de la Generalitat, com altres del grup CERCA i Romain és un investigador icrea, que ja vam veure què era en el cafè de Jaume Bertranpetit.

La recerca

En Romain ens explica que fan recerca en nanoòptica. Aplicar la nanotecnologia a l’òptica. En la nanotecnologia, com ja vam veure en el cafè de Jordi Fraxedes, la matèria presenta unes propietats emergents que, el grup de Romain aplica per buscar tècniques de diagnòstic precoç del càncer. Concretament ells es basen en les propietats de l’or, que interactua molt eficientment amb la llum, és com una antena nanomètrica de radiacions lumíniques.

El grup de Romain han desenvolupat un lab on a xip, un nanoxip que diagnostica de forma precoç el càncer, amb una petita mostra de sang. Detecten concentracions anormals de marcadors de la malaltia per canvis en la coloració de l’or. Han desenvolupat el dispositiu amb oncòlegs.

La malaltia

Les cèl·lules fabriquen molècules per al seu funcionament. Per tant, les cèl·lules cancerígenes, que es caracteritzen per una elevada taxa de creixement, sintetitzaran algunes molècules en una concentració anormal. El comportament característic fa que circulis per sang determinades molècules
que, qualitativament o quantitativa, poden ser detectades.

La detecció precoç d’aquestes molècules, o de la seva concentració, és crucial per al tractament de la malaltia. També es pot pensar en les cèl·lules que fan metàstasi. La propietat en què es basen la fixació específica per un mecanisme antígen-anticós. Així es detecta una lesió maligna o pre-maligna del càncer que es busca. Com la sensibilitat és notable, es poden trobar molècules en molt baixes concentracions; possibilitat que s’obre a diagnòstics prenatals. I a la possibilitat de detectar molècules en saliva.

El nanoxip

El dispositiu és sobre una placa de metacrilat, amb uns tubs envoltats d’or, per on entren les mostres. I que, amb un sensor òptic que denota el canvi de color de l’or en el nanomecanisme, es pot fer el diagnòstic. Es pot pensar també el xip reconegui més d’una lesió cancerígena en poblacions de risc.

Un dispositiu d’aquesta natura és fàcil de transportar i serveix com a eina diagnòstica de cribratge. Si cal un diagnòstic més precís, ja els clínics inicien la bateria de proves protocol·lària.

Tornen a sortir, com és natural perquè s’allunyen de les nostres dimensions, les magnituds nano. Un cabell mesura unes 100 micres: deu a la -6 metres. Nano és 10 elevat a -9.

La ciència aplicada

El grup de Quidant també investiga sobre la possibilitat terapèutica d’elaborar dianes terapèutiques amb nano-òptica aprofitant les propietats calorífiques de l’or en casos de radioteràpia. Es podria cremar cèl·lules canceroses provocant un augment de temperatura (d’uns 50ºC) amb un feix de llum sobre les partícules d’or que s’insereixen on hi ha una tumoració maligna que es vol tractar.

La llum, com la radiació, és inespecífica en el seu efecte. Ara, si l’especificitat anatòmica esdevé precisa, i les nanopartícules amb or se situen adjacents a les cèl·lules canceroses, l’escalfor provocada per la llum no serà nociva com ho és ara el tractament amb radioteràpia. Aquestes proves estan fent-se ja amb experimentació animal. Resten punts per resoldre. Per exemple, que les partícules s’adrecin al lloc específic un cop injectades en el cos. Que no produeixin toxicitat. Que no siguin rebutjades. Que es puguin eliminar bé.

Fer recerca

Quan es discuteix de ciència aplicada versus ciència bàsica se solen explicar dues anècdotes de Michael Faraday. Un dia a la Royal Institution, en acabar l’experiment sobre l’electromagnetisme, que havia realitzat en pública representació, una senyora li va preguntar: «Però senyor Faraday, ¿per a què servirà l’electricitat establerta només una fracció de segon per aquest imant?» Michael Faraday, amb cortesia, li replicà: «Senyora, ¿i per a què serveix un nen acabat de néixer?» Una altra versió diu que li ho va preguntar Gladstone, i que Faraday va respondre: «Senyor, dins de vint anys vostè estarà cobrant impostos sobre aquesta electricitat.»

Fa set anys, el grup de Romain Quidant es va incorporar a projecte internacional Spe-doc (Surface Plasmon Early Detection of Circulating Heat Shock Proteins and Tumor Cells), pel diagnòstic precç del càncer amb nanoxips, ha estat finançat per la Comissió  Europea i la Fundació Cellex de Barcelona. Si com a resultat s’obtenen patents i llocs de treball, el retorn a la societat d’aquesta inversió, haurà estat rendible.

Fer recerca és, segons Romain, una barreja entre jugar a cartes i la definició d’uns objectius. Comencen tenint una idea, que esdevé un projecte. Busquen un equip, un cop trobat el finançament. Fan els experiments, escriuen i publiquen els articles i fan tecnologia nova. Això és fantàstic. De la ciència creativa a la comercialització d’un producte que fa la vida més fàcil als humans.

La darrera pregunta

En Romain parla un excel·lent català i castellà, fluids; i canvia amb facilitat d’una llengua a una altra. Volia ser esportista, després metge i finalment va esdevenir físic. Va venir a Barcelona fa dotze anys; quan va acabar el doctorat i va venir a fer un post-doc a un ICFO acabat d’inaugurar. A l’ICFO, ens convida a visitar-lo, s’acosta a algun somni passat des d’una altra disciplina.

Més informació

Pinzas ópticas (REDES). A l’ICFO amb Dmitri Petrov (14/12/2003)

L’arbre dels humans. Jaume Bertranpetit (22/2/2014)

Les mesures més petites: la nanotecnologia. Jordi Fraxedas (24/12/2012)