La importancia de los cristales

Desde los cristalitos de carbonato de calcio que se encuentran en nuestros oídos y nos permiten mantener el equilibrio, pasando por los microcristales que están presentes en el maquillaje, los de cuarzo que dan precisión a los relojes, hasta los dispositivos de estado sólido de nuestros teléfonos móviles, la ciencia de los cristales forma parte de nuestra vida cotidiana sin darnos cuenta.

Y es la interacción entre los átomos de las moléculas de alto peso (denominadas macromoléculas) y el conocimiento de su estructura tridimensional, especialmente de las que tienen un origen biológico, lo que resulta tan interesante para investigadores como el doctor Abel Moreno, del Instituto de Química de la Universidad Nacional Autónoma de México, pues estas interacciones permiten determinar la estructura de macromoléculas como algunos ácidos nucleicos, polisacáridos y proteínas.

El interés en determinar la estructura de macromoléculas como las proteínas, tiene que ver con las aplicaciones que pueden tener en las ciencias biomédicas, las químico biológicas, en las ciencias de los biomateriales e inclusive en la nanotecnología, con impacto en las industrias farmacológica, alimenticia y cosmetológica.

Los métodos para conocer la estructura de las macromoléculas son muy variados, pero el doctor Moreno emplea en el campo de la cristalografía la técnica de difracción de rayos X para aclarar la estructura tridimensional. Sin embargo, para irradiar un cristal con rayos-X este cristal debe ser perfecto, desde el punto de vista óptico y estructural, para obtener información precisa, por lo que otra tarea del doctor Moreno es lograr el crecimiento de cristales perfectos.

“En mi laboratorio procuramos entender cuales son los fenómenos físicos y químicos y cómo puedo producir un cristal perfecto que funcione para descifrar su estructura mediante la difracción con rayos X” comentó el especialista, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias.

Cómo se forma un cristal

La formación de un cristal comienza por el fenómeno llamado nucleación, es decir, el proceso para crear un embrión precursor de cristales que irán creciendo dependiendo del método que se use, sin embargo, para hacer que crezca un cristal perfecto se debe, además, controlar los fenómenos de transporte.

“A través del régimen de transporte difusivo podemos hacer que las moléculas viajen en la misma dirección y al mismo tiempo, como si controláramos muchos autos para que viajen a la misma velocidad y lleguen a un destino común perfectamente alineados y a un sitio específico. Así, cuando las moléculas lleguen al límite, por medio de difusión crecerán en orden y con calidad suficiente para difractar muy bien los rayos X.” explicó el experto.

Para ello, se pueden crecer cristales en celdas pequeñitas, en medios de gravedad baja, en geles, y en tubos capilares con diámetros menores a 0.3 milímetros.

“Esperamos en el futuro trabajar para conocer las estructuras complejas del ribosoma, de diferentes especies. Esto es muy importante ya que los ribosomas son como las fábricas donde se sintetizan las proteínas las cuales tienen que ver con muchos procesos biológicos, de este modo podremos conocer mejor la manera en la que se sintetizan y por qué algunas se forman de manera anómala, causando enfermedades como el Alzhaimer. Además, el conocer la estructura de estos ribosomas y cómo se sintetizan las proteínas es muy importante para el diseño de fármacos”

Es necesario destacar que éste año, 2014, fue declarado por la UNESCO como el año internacional de la cristalografía. Dentro de este marco, el doctor Abel Moreno junto con Eusebio Juaristi y María Eugenia Mendoza participarán el próximo 29 de abril en un simposio sobre las aplicaciones recientes de la cristalografía de rayos X en El Colegio Nacional, con el objetivo de que la cristalografía sea más conocida en nuestra sociedad.

Moreno resaltó también la importancia de la divulgación científica entre la población de todas las edades: “Tenemos el interés de generar competencias de cristales en un laboratorio casero e itinerante para los niños y fomentar su interés en la ciencia de los hermosos cristales” concluyó.