Isabel Abánades, la química que aplica defectos controlados en MOFs como aliados contra el cáncer y el agua contaminada

Para los no iniciados en química, las siglas MOFs—acrónimo del inglés Metal-Organic Frameworks— carecen de significado. Su traducción al español, estructuras metal-orgánicas, da alguna pista, pero sólo un estudioso de esta materia conoce su gran relevancia en algunos de los actuales desafíos de la ciencia.

Es obligado mencionar su origen reciente. Se descubrieron en los años 60 como subproductos de diferentes procesos químicos, y durante décadas se consideraron inútiles y eran tratados como desechos.

Esto cambió en la década de los 90, cuando el profesor Omar Yaghi, de la Universidad de California (Berkeley), evidenció que estas redes tridimensionales cristalinas y porosas tenían propiedades únicas: su entramado de unidades orgánicas y metálicas podía diseñarse casi a medida según la función deseada.

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Yaghi empleó la expresión “Lego químico” para describir esa capacidad de jugar con átomos y moléculas unidos por enlaces tan robustos que ha dado lugar a una nueva forma de crear materiales. Es lo que se conoce como química reticular.

Hoy, los MOFs tienen aplicaciones que van desde la absorción de gases tóxicos en entornos industriales a la extracción de agua del aire en el desierto. Un juego que atrajo a la química española Isabel Abánades Lázaro (Guadalajara, 1992) y cuyas reglas explica de forma muy gráfica en la conversación que mantiene con DISRUPTORES - EL ESPAÑOL.

“Imagina el juego para niños de ‘bolitas y palitos’. Las bolitas serían los metales y los palitos, los ligandos orgánicos que los unen. Con ello puedes crear infinidad de estructuras; de hecho, hay más de 100.000 tipos de MOFs reportados”, cuenta al otro lado de la pantalla.

“Lo interesante es que son porosos, tienen cavidades donde podemos almacenar medicamentos para liberación dirigida o capturar gases y contaminantes del agua”, añade. Es ese “andamio modular” lo que permite personalizar materiales para resolver problemas distintos sin reconstruirlos desde cero.

De Guadalajara a Glasgow

La conexión de Abánades Lázaro con los MOFs llegó casi por casualidad. La curiosidad por entender cómo funciona el mundo y experimentar con sus elementos la llevó a elegir ciencias en el instituto.

En el salto a la universidad, su primera opción fue Bioquímica, pero la implantación del grado de forma independiente subió la nota de corte y acabó en Química. La decisión resultó decisiva: “Me gustó tanto que ya no quise cambiar”, recuerda.

"Los defectos hacen al material más poroso y reactivo, para introducir moléculas que interaccionan selectivamente"

Tras estudiar en Alcalá de Henares (Madrid) y realizar un Erasmus en Trinity College (Dublín), descubrió que en algunos países podía acceder al doctorado sin pasar por un máster y buscó un proyecto que uniera química inorgánica, orgánica y biomedicina. Lo encontró en la Universidad de Glasgow, donde profundizó en el estudio de los MOFs.

Allí, su investigación se orientó al ámbito biomédico:. “Empecé con liberación dirigida de fármacos. Durante el doctorado incorporaba medicamentos durante la síntesis de los MOFs y añadía distintos ‘palitos’ (funcionalidades) que, al unirse, generaban un efecto. Unas eran unidades diana para terapias dirigidas en cáncer y otras, fármacos” relata. En todos los casos, también estudiaba la estructura para entender su comportamiento.

Defectos que suman

De nuevo su curiosidad innata le abrió la puerta a lo que a partir de entonces ha guiado su carrera: crear defectos de forma controlada. “Los defectos hacen que el material sea más poroso y reactivo, y permiten introducir moléculas que interaccionan selectivamente para manipular desde contaminantes del agua hasta gases de la atmósfera para generar energía”, explica.

Este avance la condujo a redactar un proyecto Marie Curie sobre química de defectos aplicada a la energía solar y, desde entonces, ha dirigido sus investigaciones hacia dos áreas: biomédica y medioambiental.

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Para entender la relevancia de su enfoque, hay que entrar en detalles técnicos. Abánades Lázaro ha ideado un método propio para introducir funciones en el material sin sacrificar sus propiedades. “La novedad es que lo hacemos mediante defectos y así aumentamos mucho la porosidad. Antes, al hacerlo a través de los ligandos, se reducía la porosidad porque ocupaban espacio en el poro; ahora la aumentamos”.

El resultado es una plataforma que en el caso de la biomedicina permite combinar, de forma simultánea, “múltiples medicamentos y unidades diana para dirigir el MOFs a la célula cancerígena. Las combinaciones son prácticamente infinitas”, afirma con un brillo de orgullo en sus ojos. Una lógica que también aplican a la captura de CO₂ atmosférico o al tratamiento de aguas.

Nace el Dream Team

Tras conseguir una beca Ramón y Cajal, y participar en un proyecto de la Universidad de Valencia, en 2023 le propusieron, "dada mi independencia, que formase mi propio equipo de investigación". "En ese momento pensé que me venía grande”, admite con una gran sinceridad.

Pero aun así, dio el paso y ahora lidera el Dream Team, acrónimo en inglés de materiales responsivos con ingeniería de defectos, aclara ella misma. Un equipo pequeño formado por una doctoranda, Carmen Rosales, investigadoras en formación de grado y un estudiante Erasmus de Turquía; al que el próximo curso se sumará una persona postdoctoral.

La investigadora Isabel Abánades, junto a su grupo de trabajo en la Universidad de Valencia.

El siguiente objetivo es escalar y proteger con una patente en trámite los resultados obtenidos. Abánades Lázaro adelanta a este medio que el día antes de esta entrevista, su grupo presentó un proyecto a la Agencia Valenciana de la Innovación para conectar universidades, centros tecnológicos y empresas, y acelerar el paso del prototipo al mercado.

Pero insiste en que la clave es que la solución llegue a ser competitiva en precio. Para que esto ocurra, es imprescindible “tener más manos para ejecutar ideas y desarrollar metodologías de síntesis baratas”. Pone un ejemplo para entenderlo fácilmente: “Un filtro que elimine contaminantes sin retirar sales beneficiosas puede ser técnicamente excelente, pero si cuesta 500 euros frente a los 50 de un carbón activo, su adopción será difícil”.

"Un producto puede ser técnicamente excelente, pero para que se adopte su precio ha de ser competitivo"

En medicina, además, el recorrido es más exigente por tratarse de un mercado altamente regulado “En liberación dirigida de fármacos, lo complejo es cumplir todas las características para que sea un tratamiento viable y seguro: que no bloquee vasos, que no sea tóxico, que no se acumule en riñones, que aporte un beneficio clínico…”, enumera.

“En el laboratorio trabajamos con células o ratones y llevarlo a humanos es mucho más complejo”, avisa. “Hay aplicaciones —como recubrimientos de catéteres— cuya aprobación podría ser mucho más sencilla, pero cada caso suma su complejidad regulatoria y técnica”.

Singular y pragmática

La proyección internacional de su línea de investigación tiene a su favor lo singular del método y la variedad de sus aplicaciones. Ella misma confirma que no hay otros grupos trabajando de forma equivalente, aunque eso no impide al Dream Team tender redes de colaboración con otros investigadores, empresas e instituciones.

Antes de despedirnos le pedimos un pronóstico a diez años: “Me encantaría llevar al mercado un dispositivo para filtrado de agua” Un dispositivo que, dice, “podría ser para el grifo doméstico —no sabemos qué calidad de agua habrá en diez años— o para implantarse en plantas de tratamiento para reciclarla”.

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Esa mezcla de pragmatismo y determinación, también queda reflejada en sus deseos para el ámbito biomédico, para el que pide haber logrado un estudio clínico. Y añade una meta menos visible pero igual de relevante: “Me gustaría que otros laboratorios e investigadores usaran nuestra metodología sintética para crear sus materiales.”

La investigación de Isabel Abánades Lázaro persigue una idea simple y, a la vez, ambiciosa: que la arquitectura porosa que hoy diseña en el laboratorio se convierta en productos útiles que mejoren la vida de las personas y contribuyan al equilibrio del planeta. No hacen falta explicaciones para entender por qué.