En el organismo humano hay treinta mil millones de neuronas, cada una con su axón para conectarse con otras neuronas más alejadas y con sus dendritas para relacionarse con las más próximas. Cada célula nerviosa es capaz de conectarse hasta con veinticinco mil axones mediante una corriente eléctrica que va desde el cuerpo celular a las terminaciones del axón y desde las dendritas hasta el cuerpo celular con una frecuencia de unos seiscientos impulsos por segundo.

Las sinapsis son las separaciones entre las extremidades nerviosas. Si son del orden de uno o dos nanómetros hay transmisión de corriente, pero si son mayores la intercomunicación es debida a neurotransmisores vertidos al medio y recibidos por receptores específicos que transmiten el impulso nervioso. Los neurotransmisores abundan: hay compuestos monoaminados (noradrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina, acetilcolina, histamina), moléculas sencillas como los aminoácidos y moléculas complejas como los péptidos (endorfinas, por ejemplo) y las hormonas (insulina). Los neurotransmisores regulan actividades específicas diversas.

La depresión es un estado de la personalidad en el que cunde la apatía, la melancolía y los pensamientos negativos que pueden llevar hasta el suicidio. (Hay psiquiatras que dicen que lo raro es no estar desesperado). Si la depresión alterna con periodos de excitación y euforia, se trata de una enfermedad bipolar, de una ciclotimia o de una psicosis maniaco depresiva. Se sabe que la reserpina, un medicamento hipotensor y tranquilizante de procedencia vegetal, produce depresión porque desplaza neurotransmisores de las terminaciones nerviosas. También se conoce que las anfetaminas aumentan la concentración de noradrenalina en los espacios sinápticos. La isoniazida y la iproniazida, derivados del ácido nicotínico (niacina o vitamina B3), son inhibidores de la monoaminoxidasa (IMAO) que metaboliza las aminas cerebrales y produce depresión. Otros antidepresivos empleados son los compuestos tricíclicos, encabezados por la imipramina. No existen criterios establecidos sobre qué antidepresivo recetar a una persona concreta, por lo que el psiquiatra tiene que acertar, si acierta, por tanteo.

La ansiedad, definida como ‘miedo al miedo’, es una desviación de la personalidad que produce insomnio, alteración del ritmo cardiaco, trastornos digestivos, cefalea y fatiga, y puede originar depresión o esquizofrenia. Para combatirla se emplearon en principio tranquilizantes como los bromuros y los barbitúricos. Después se sintetizaron las benzodiazepinas: diazepan, oxazepan, lorazepan y clorazepato, que recibieron nombres comerciales tan conocidos como valium, adumbrán, idalprem, orfidal y tranxilium. Todos ellos facilitan la fijación del neurotransmisor gamma-aminobutanoico (GABA) sobre sus receptores. El GABA también inhibe la agitación constante de la epilepsia. Contra la ansiedad también se emplean somníferos (zopiclona, por ejemplo).

La esquizofrenia es una gran psicosis que supone pérdida de raciocinio, de comportamiento y de afectividad. Se intenta paliar con butirofenonas.

¿Cómo combatir el dolor? Se conocen algunos mediadores periféricos del dolor que inician la sensación dolorosa: histamina, serotonina, bradiquina, prostaglandinas E y otros, pero se desconocen los sistemas de integración de la sensibilidad dolorosa en el tronco cerebral. Antiálgicos hay bastantes, uno muy utilizado entre los más potentes es la morfina, que tiene serias contraprestaciones: habituación y dependencia, estreñimiento y depresión respiratoria. Las endorfinas son morfinas endógenas que producen los atletas con el ejercicio continuado (¡se habitúan al deporte porque van drogados!), los que toman placebos (autosugestión a la que responde el hipotálamo con secreción de endorfina) y los que reciben acupuntura (la secreción es debida a la excitación cutánea).

Algunos investigadores se preguntan: ¿Es el envejecimiento producido por la disminución de acetilcolina en el córtex y en el hipocampo? ¿Serviría de algo el aporte de citina y colina, precursores de la acetilcolina?

Los antibióticos matan microbios de modos muy diferentes. Unos destruyen o activan la destrucción de la pared de las bacterias actuando sobre las enzimas. Otros atacan a la membrana situada debajo de la pared actuando como detergentes o fijándose sobre los constituyentes de la membrana. Todos alteran el transporte de nutrientes a través de la membrana. Y hay más: los que se oponen a la síntesis de las proteínas necesarias para la vida de las bacterias actuando de forma diversa, incluso sobre la replicación del ADN bacteriano.

Los antibióticos, en general, deben ser específicos, es decir, deben actuar sobre los microbios y no sobre las células del organismo. Por ejemplo, la penicilina actúa impidiendo la unión de los peptidoglucanos de las paredes bacterianas: estos compuestos no son constitutivos de los organismos superiores, pero pueden ocasionar reacciones alérgicas independientes de la acción antibiótica. Así, como los ribosomas microbianos son diferentes a los de los organismos superiores, la acción de los antibióticos suele ser específica, aunque puede no serlo en algunos casos, como ocurre con el cloranfenicol, que ataca a los glóbulos blancos.

La principal complicación atribuible a la acción de los antibióticos es la resistencia que puede desarrollar por mutación un microbio concreto a un antibiótico concreto. Por lo tanto, los antibióticos deben prescribirse específicamente. Y no para combatir virus, ante los que son ineficaces.

Con la hipertensión arterial las arteriolas terminales pueden volverse más estrechas y rígidas: es la arteriosclerosis que por reducir el aporte de sangre puede conducir a infartos en el corazón o en el cerebro y a insuficiencia renal. En una crisis hipertensiva las paredes de las arteriolas se fragilizan y pueden romperse, produciendo un aneurisma o, en el cerebro, una hemiplejía. La hipertensión, quizá de origen genético, es producida por una alimentación alta en sodio y escasa en potasio. Para combatirla hay que restaurar el funcionamiento normal de las membranas celulares, reduciendo su permeabilidad al sodio o expulsándolo de las células. Los medicamentos que se emplean son variados: diuréticos, que eliminan más cantidad de sodio por la orina; betabloqueantes, que inhiben los receptores de los nervios simpáticos y retrasan el ritmo cardiaco; inhibidores de la enzima de conversión, que reducen la formación de angiotensina, e inhibidores de los receptores de la serotonina; anticálcicos, vasodilatadores que inhiben la entrada de calcio en las células.

La arteriosclerosis se desarrolla, en placas, en los lugares donde la corriente sanguínea es más turbulenta: en los orificios de las divisiones arteriales. Comienza con la destrucción de las células endoteliales, poniéndose de manifiesto la placa de colágeno que las soporta, seguida de una agregación de plaquetas y de una proliferación de células musculares lisas de la pared arterial. Las placas acaban en obstrucciones, causando infartos de miocardio o cerebral. Factores de riesgo para el comienzo de la aparición de placas son la hipertensión arterial, el aumento de grasas en la sangre (colesterol), el tabaquismo (por la disminución de oxígeno), los tóxicos, los virus y las hormonas sexuales masculinas.

El ácido araquidónico da lugar, por intermedio de la ciclooxigenasa, a las prostaglandinas y a dos sustancias de acción opuesta: el tromboxano, originado por las plaquetas, que produce trombos, y la prostaciclina, originada por la pared arterial, que dilata los vasos y se opone a la agregación de las plaquetas. La aspirina y otros antiinflamatorios disminuyen la formación de ambos. Si se suministra la aspirina en dosis pequeñas solo afecta a la producción de tromboxano. Otros medicamentos que previenen la arteriosclerosis son : el dipiramidol, un vaso dilatador de arterias que disminuye la adhesividad de las plaquetas al endotelio dañado; el dextrano, que también reduce la adhesividad; la sulfinpirazona, un agente antiinflamatorio que inhibe la ciclooxigenasa de las plaquetas; combinaciones de los anteriores (aspirina más dipiramidol). También previene la arteriosclerosis la disminución de la ingesta de colesterol, que se engloba en las lipoproteínas de baja densidad (LDL).

La velocidad de los latidos del músculo cardiaco está controlada por los nervios simpático y parasimpático. El corazón es acelerado por la epinefrina y la norepinefrina emitidas por los nervios simpático y adrenal, y es retardado por la acetilcolina emitida por el parasimpático. En caso de alteraciones se emplean el propanolol, que lentifica, y la atropina, que bloquea la acetilcolina para evitar una lentitud excesiva. Si el proceso de contracción para llevar la sangre a los ventrículos y de estos a las arterias no se mantiene ordenado, aparecen taquicardias o fibrilación ventricular. Los medicamentos deben disminuir la excitabilidad eléctrica de los músculos: se emplean quinidina para las arritmias arteriales y lidocaína para las ventriculares, pero no son completamente satisfactorias. También se usan antagonistas del calcio, que tienden a causar vasodilatación y a bajar la presión arterial. Para anginas de pecho se recomiendan tabletas de nitroglicerina. En casos más complicados se insertan marcapasos eléctricos.

Este y los siguientes pequeños artículos se basan, en parte, en los datos extraídos del libro ‘La revolución de los medicamentos’ del médico Philippe Meyer (1933-2020) de la Academia de ciencias francesa.

La acción analgésica y antipirética de la aspirina (ácido acetilsalicílico) se basa en que se opone a la fabricación de prostaglandinas, los mediadores del dolor y la fiebre que se manifiestan en las inflamaciones. Para ello, la aspirina se fija sobre la enzima ciclooxigenasa e inhibe su función en la formación de prostaglandinas. Pero es un arma de doble filo, ya que la fiebre y el dolor son reacciones del organismo debidas a la mayor actividad de los leucocitos: el aumento de la temperatura corporal dificulta el desarrollo de algunos virus y microbios. Así, la acción antipirética puede agravar la infección. Además, la aspirina pude producir úlceras en el estómago, pude ocasionar hemorragias internas y externas al impedir la asociación de plaquetas y solo tiene acción antiálgica cuando las prostaglandinas son las causantes del dolor. En definitiva, la aspirina es un buen ejemplo de la ambigüedad de los medicamentos y de la necesidad de encontrar otros remedios más selectivos. Pero la aspirina tiene otros empleos interesantes que ya veremos.

La acción esencial de los antiinflamatorios es la inhibición de la formación de prostaglandinas. Se emplean para combatir el reumatismo crónico y como antigripales y analgésicos. Pero todos los medicamentos que tienen la misma acción que la aspirina poseen la misma toxicidad o mayor: además de atacar al estómago y a las plaquetas pueden dañar al riñón y prolongar los embarazos. El cortisol (hidrocortisona) es una hormona natural segregada por las glándulas corticosuprarrenales en respuesta a cualquier tipo de agresión orgánica. Es un glucocorticoide que aumenta el nivel de azúcar en sangre. Reduce la producción de prostaglandina sin inhibición de la enzima ciclooxigenasa. No es conveniente ingerirla en caso de diabetes ni en el edema e hipertensión arterial porque produce retención de sales. También provoca trastornos óseos y psíquicos, así como alteraciones gástricas. La investigación con diferentes modificaciones estructurales del cortisol han permitido elaborar derivados esteroideos con una actividad antiinflamatoria mayor y una actividad metabólica más débil (dexametasona, por ejemplo) que pueden ser utilizados en reumatología de forma prolongada sin demasiados inconvenientes.

Recién cumplidos los 85 años, prosigo con la tarea de transmitir conocimientos, como cuando era docente. Seguiré escribiendo divulgación científica, me lean o no, con más moral que el Alcoyano F.C. que iba perdiendo 5-0 y pedía prórroga.

En un apartado de mi anterior artículo titulado ‘2022. Avances y retrocesos’, recordaba cómo James Lovelock, armado con un cromatógrafo de gases con detector de captura de electrones inventado por él, se fue a la Antártida a detectar clorofluorcarburos (CFC) y óxidos de nitrógeno en la atmósfera.

El premio Nobel de Química de 1995 lo compartieron el holandés Paul Crutzen, el mexicano Mario Molina y el estadounidense Sherwood Rowland «por su trabajo en química atmosférica, especialmente en lo que concierne a la formación y descomposición del ozono». En 1970, Crutzen demostró que los óxidos de nitrógeno aceleraban la destrucción del ozono estratosférico que protege a la Tierra de los rayos ultravioleta del Sol, ya que es la única molécula atmosférica que absorbe UV. Su trabajo, no aceptado inmediatamente, inspiró a Medina y Rowland, quienes en 1974 publicaron en la revista Nature que los clorofluorcarburos (CFC) se descomponen en la estratosfera por efecto de la radiación solar liberando cloro y monóxido de cloro, que son capaces de destruir un gran número de moléculas de ozono. Los CFC son inertes en la troposfera (de cero a diez kilómetros de altitud) pero no en la estratosfera (de diez a cincuenta kilómetros de altitud) donde el ozono se encuentra en una concentración de diez partes por millón.

En 1995, la capa de ozono protectora se había adelgazado entre un 50 y un 70% en la Antártida y entre un 5 y un 10% en el resto, cuando ya hacía ocho años que se había prohibido la producción industrial de CFC. Se esperaba que la capa de ozono se regenerase en unos setenta y cinco años.

Los polímeros, las macromoléculas, un tema amplísimo que abarca plásticos, cauchos, fibras, adhesivos, revestimientos…

El primer plástico obtenido fue el celuloide, un derivado de la celulosa (nitrocelulosa) ablandado con aceites y alcanfor, susceptible de transformarse en una sustancia viscosa por el calor, por lo que se le clasifica como termoplástico. Después, Baekeland obtuvo la baquelita, un producto termoestable, polimerizando fenol con formaldehído. A estos siguieron una enorme cantidad de compuestos obtenidos a partir de las materias primas procedentes no solo de la celulosa, de la caseína de la leche o de la lignina de la madera, sino sobre todo de los productos de la destilación del carbón y del petróleo.

La fabricación a partir de los polímeros de láminas, objetos, espumas y materiales en general resultó interesante tanto económicamente como por su baja densidad y resistencia a la corrosión, por lo que desplazaron en muchas aplicaciones a los metales, a la madera y al vidrio; así, con PVC (cloruro de polivinilo) se hicieron cañerías, pavimentos con las resinas epoxi, discos compactos con el policarbonato, ventanas resistentes al impacto con el polimetilmetacrilato. Se hicieron fibras sintéticas imitando a la seda, al algodón y a la lana, tales como el nilón (nailon o nylon -New York London-, policaprolactama), el rayón (celulosa regenerada) y el acrilán (poliacrilonitrilo), y otras con propiedades especiales, como la lycra (poliuretano) para ropa deportiva, el terylene para ropas que no se planchan, el modacrilic par ropas resistentes al fuego o el keblar para chalecos antibalas. También se hicieron sustitutos del caucho natural (el poliisopreno sangrado del árbol Hevea) con o sin vulcanización, tales como el estireno-butadieno, el neopreno (policloropreno), el tiokol (polisulfuro) o la silicona (polisiloxano). Y más y más. Por ejemplo…

El premio Nobel de Química de año 2000 lo recibieron el japonés Hideki Shirakawa y los estadounidenses Alan G. Diarmid y Alan J. Heeger por el descubrimiento de los plásticos conductores de la electricidad. El primero de estos interesantes compuestos fue sintetizado en el laboratorio de Shirakawa cuando un becario añadió por error mil veces más cantidad de catalizador de la debida en la preparación del poliacetileno: en lugar de un polvo negro obtuvo un film plateado. Una chiripa (eso que ahora llaman serendipia por la inútil traducción del inglés serendipity). Las investigaciones posteriores de los tres premiados se centraron en probar otros contaminantes del polímero, así, sometiéndolo a la acción de vapores de yodo consiguieron aumentar la conductividad diez millones de veces, esto es, haciéndolo tan buen conductor como algunos metales. Las aplicaciones actuales de los polímeros conductores son muchas: pantallas de ordenador que amortiguan las radiaciones, películas fotográficas sin electricidad estática, ventanas que filtran la radiación solar, células solares, diodos emisores de luz (LED), pantallas de los teléfonos móviles y mini televisores y, en expectativa, la posibilidad de producir componentes electrónicos formados por moléculas orgánicas individuales fáciles de sintetizar que pueden reducir el tamaño de los ordenadores y aumentar la velocidad de transmisión de la información.

Este artículo ha estado durmiendo durante años. Como en el artículo sobre resinas epoxi, está basado en la experiencia del autor y, principalmente, en las contribuciones de Paul E. Cranley y Richard A. Hickner en el libro Reaction Polymers editado por Gum, Riese y Ulrich, que mantiene su vigencia pese a su veteranía. El autor cree que el artículo puede servir a los químicos noveles en su documentación y trabajo.

Reacciones químicas del uretano

Los isocianatos reaccionan con los compuestos que tienen hidrógenos activos preferentemente de carácter básico tales como aminas alifáticas, aminas aromáticas, hidroxilos primarios, hidroxilos secundarios, agua y uretano. Estos compuestos están colocados en orden decreciente de la velocidad de reacción. Así, las aminas alifáticas y aromáticas reaccionan más rápidamente con los isocianatos, incluso a 0ºC, y las alifáticas lo hacen a tal velocidad que es necesario tomar precauciones. Los alcoholes y el agua reaccionan a 25 – 50ºC sin catalizador, pero los protones de la urea y del uretano reaccionan lentamente aun con exceso de isocianato para formar biuret y alofanato empleando temperaturas más elevadas. Pero, en todos los casos, la catálisis aumenta la velocidad y altera el orden de la reactividad de los compuestos antedichos.

Las reacciones entre un isocianato y un alcohol para dar uretano, alofanato e isocianurato son las siguientes:

En general, es preferible controlar la reacción para que solo se produzca el primer paso, lo que da lugar a un polímero lineal. Esto se consigue manteniendo la temperatura baja y no usando catalizador, y/o también, aumentando la funcionalidad del poliol o del isocianato para controlar la ramificación y los enlaces cruzados.

La reacción entre el isocianato y el agua da amina y , posteriormente, urea y biuret:

Los catalizadores son bases y sales de metales de transición, especialmente las sales de estaño, el octanoato de estaño y el dilaurato de dibutilestaño.

Adhesivos y sellantes de poliuretano

Por su naturaleza de elastómero, los adhesivos de poliuretano se emplean para sustratos flexibles como la goma o el plástico. Muchos de ellos se hacen con prepolímeros fabricados por reacción de un exceso de diisocianato con un poliol, por ejemplo, en la proporción 2:1 de NCO : OH para minimizar la cantidad de diisocianato monómero, como en la reacción que se expone entre el MDI y un diol:

Los prepolímeros resultantes se emplean en los adhesivos de curado en humedad. Los isocianatos empleados son el MDI, metilen difenil diisocianato, para prepolímeros de mayor resistencia, y el TDI, toluen diisocianato, preferido por su baja viscosidad para fabricar prepolímeros de adhesión a sustratos flexibles. De los polioles se destacan los polieter poliol, que se obtienen por polimerización de óxidos de etileno, propileno y butileno y se emplean en adhesivos de dos componentes y curado rápido, y los poliester poliol obtenidos con ácido adípico y glicoles; éstos son mejores que los anteriores por tener mayor resiliencia y mejor resistencia al calor.

A los adhesivos y selladores suelen adicionarse ‘fillers’ tales como carbonato de calcio, talco, sílice o arcilla, que mejoran la reología, las propiedades físicas y abaratan el costo. También se emplean pigmentos corrientes y plastificantes (esteres, fosfatos, aceites aromáticos…) y se utilizan imprimadores para acondicionar las superficies a tratar. Los adhesivos de un componente requieren normalmente tiempos largos de curado total, por lo que a veces se requieren sistemas de dos componentes que, en general, constan de un prepolímero de bajo peso molecular y la proporción equivalente de un poliol o poliamina.

Revestimientos de poliuretano

Los revestimientos de poliuretano están fabricados con compuestos que contienen grupos uretano, -NH-COO- , o urea, -NHCONH-, son fuertes y resistentes a la abrasión y a los ataques químicos y son duraderos incluso en exteriores. Se fabrican en sistemas de un componente (1K, que consta de varios reactivos) y de dos componentes separados, 2 K, que se mezclan en la aplicación.

Los isocianatos conque se obtienen los polímeros son: el antedicho TDI (2,4 y 2,6 toluen diisocianato) que por su alta volatilidad se emplea en sus trímeros biuret o isocianurato o se hace un aducto con trimetilolpropano o se sustituye por HDI (hexametilen diisocianato); el MDI (metilen difenil 4,4 diisocianato) del que se obtienen derivados líquidos; el IPDI (isoforona diisocianato), de carácter alifático; y otros.

Los polioles empleados en los revestimientos de uretano incluyen poliéteres, poliesteres y polioles acrílicos. Los poliéteres poliol se derivan mayoritariamente de polioles basados en el óxido de propileno. Los poliesteres poliol se obtienen a partir de ácidos dibásicos como el adípico y el isoftálico y glicoles como el etilenglicol, propilenglicol y butanodiol; para conseguir una mayor ramificación se emplean trioles como el glicerol y el trimetilolpropano. Los polioles acrílicos están basados en la copolimerización de hidroxialquil metacrilatos o acrilatos con otros monómeros acrílicos y los polímeros uretanos fabricados con ellos presentan una excelente durabilidad en las aplicaciones en ambientes exteriores.

La normativa ASTM clasifica los materiales desarrollados con políuretanos en seis tipos diferentes: I.- Materiales del tipo alquídico en los que los diácidos aromáticos se sustituyen por TDI. II.- Sistemas de curado por humedad basados en isocianatos aromáticos o alifáticos. III.- Materiales con temperatura de curado que varía según el agente bloqueante y el compuesto con hidrógeno activo desde temperatura ambiente hasta 190ºC. IV y V.- Sistemas de dos componentes que consisten en prepolímeros de isocianato en combinación con agua o polioles. Algunas formulaciones se emplean en revestimientos de automóviles y aviones. Para conseguir un tiempo de mezcla aumentado se utilizan polioles cubiertos con éteres, y para obtener una velocidad de curado adecuada se emplean compuestos como las oxazolinas, que se hidrolizan a alcanolaminas , sustancias que reaccionan con los prepolímeros de isocianato para formar el polímero urea – uretano. VI.- Consiste en poliuretanos termoplásticos de alto peso molecular disueltos en un disolvente adecuado. Los poliuretanos están constituidos por MDI y poliesteres o mezclas de poliesteres con politetrametilenglicoles. El curado se hace por evaporación del disolvente. Una variante ecológica consiste en preparar emulsiones catiónicas o aniónicas del poliuretano.

Lo expuesto en este breve artículo es solo una iniciación a lo investigado y realizado en adhesivos y revestimientos de poliuretano. Además, ni se menciona lo más importante de estos plásticos: la tecnología de las espumas flexibles y rígidas, los elastómeros, las fibras y las películas que se fabrican con poliuretanos. Un tema grande, pero solo una parte del enorme mundo de los plásticos.

Este es el resumen anual que suelo escribir. Después seguiré intentando conseguir una modesta divulgación de las ciencias.

Imperios

Donald Trump ya está aquí. Es el presidente electo de EEUU tras sus procesos penales olvidados, insurrección incluida. Está por encima de la ley con la inmunidad vitalicia concedida por un Tribunal Supremo en el que goza de mayoría absoluta merced a los tres jueces nombrados por él mismo. A su divisa ultranacionalista ‘America First’ (no hay más países en América que el ‘suyo’) añade deseos de expansión: anexionar el canal de Panamá y comprar (o arrebatar) Groenlandia a Dinamarca, dos lugares de gran importancia estratégica; también quiere que Canadá se convierta en un nuevo Estado de los EEUU. Y Trump no viene solo: Elon Musk, el hombre más rico del mundo, aportó 260 millones de dólares a la campaña electoral y se encargará de adelgazar la administración (se supone que sustituyendo personal mediante IA generativa). Musk es propietario de la red social X (antes Twitter, a la que adelgazó convenientemente cuando la compró), con la que puede influir en la opinión y en el voto de las gentes. Le apoyan Bezos y Zuckerberg, los siguientes en el ‘ranking’ de los ricos. Musk, también propietario de ‘SpaceX’, pretende colonizar Marte: si Trump aspira a ser emperador, ¿sueña Musk con el imperio galáctico?

Vladimir Putin, 25 años ejerciendo de zar ruso, no ha comenzado bien su sueño imperial de regenerar la URSS. Fracasó en su intento de anexionarse Ucrania en una guerra relámpago y, después, se retiró de Siria para proseguir la invasión de Ucrania, lo que supuso la caída del régimen de Al Asad; además, pidió la incorporación de soldados norcoreanos al dictador Kim Jong-un. Putin, enemigo de la OTAN, intentará desmembrar a la UE atrayendo a los pro rusos europeos y apoyándose en Trump, quien probablemente no siga subvencionando a la OTAN, y en Musk, quien defiende a unas ultraderechas europeas cada vez más fuertes, como en la misma Francia, la única nación de la UE con armamento nuclear.

Benjamin Netanyahu empuja a Israel a una guerra de expansión contra Palestina con genocidio en Gaza, a fin de vaciar de palestinos y ocupar el norte de la Franja. Algunos miembros de su Gobierno dijeron que deberían usar aquellas bombas atómicas que les donaron sus amigos de la ‘única América’ para acabar con el Estado palestino y, ¿por qué no?, con Irán, el enemigo. De momento, se conforman con invadir los territorios fronterizos de Líbano y Siria.

Ssssss, silencio, Xi Jinping, pasito a pasito, inversión y exportación, sin guerras, va aumentando el imperio económico chino por casi toda la Tierra. Para Xi, su pretendida anexión de Taiwán es un derecho, porque es China.

Los imperios que vienen tienen medios más que suficientes para construir IA generativa potente que influya sobre las opiniones y la conducta de las gentes ¿Sabremos defendernos?

Investigaciones científicas

Sobre el cerebro: Del Alzheimer dicen que una de cada tres personas desarrollará la enfermedad a los 85 años de edad. Se sabe que el amiloide beta, responsable de la formación de placas entre neuronas y la proteína tau, formadora de ovillos, llevan al deterioro cerebral. No hay tratamiento ni cura, solamente puede ralentizarse en fases tempranas. En otros temas, el neurocientífico David Eagleman afirma que el cerebro es capaz de aprender cualquier cosa del entorno y que es la experiencia la que modifica el cerebro. Con respecto a los modelos extensos del lenguaje (LLM, large lenguage models como el Chat-GPT) dice que encuentran vínculos para responder a preguntas correctas, pero que no son capaces de hacer experimentos como los investigadores ni escribir como los escritores porque piensan en palabras y no en niveles sucesivos.

En la radioterapia de tumores malignos se han empezado a aplicar los aceleradores de protones, la protonterapia, más precisa que los fotones de los rayos X, por lo que daña menos a los tejidos sanos y puede emplearse para tumores colocados en sitios difíciles. El aparato es muy grande y muy caro. Otra terapia investigada contra el cáncer son las vacunas, que deben ser personalizadas ya que un mismo cáncer es distinto en pacientes diferentes. Como las células cancerosas están protegidas por células inmunosupresoras, se necesita que las vacunas posean antígenos adecuados que activen el sistema inmune. La elaboración de una vacuna por paciente supone un proceso costoso y, además, se duda sobre su eficacia en el tiempo. Más esperanzas despierta el Car-T, tratamiento con linfocitos modificados genéticamente que se está empleando para tumores incurables, como el de páncreas y el glioblastoma cerebral.

La vida máxima observada hasta el presente es de 122 años (no se contemplan los años bíblicos de Matusalén y otros), pero la esperanza media de vida es de unos 80 años en los países desarrollados, un aumento muy notable debido a la higiene, las vacunas y los medicamentos. Ahora se pretende detener el deterioro de las células con la epigenética, esto es, revistiéndolas con grupos químicos como el metilo. También se ha empleado un anticuerpo, una proteína, para bloquear la interleuquina 11, supuesta responsable del envejecimiento; dicen que aumenta la esperanza de vida ¡en ratones! En un sentido más amplio, está en marcha la elaboración del Atlas de las Células Humanas, que pretende englobarlas todas. Se estudia qué genes están activos en cada tipo de célula, qué proteínas producen y cómo actúan estas y se comparan las células sanas del Atlas con células enfermas para descubrir las causas de las enfermedades e investigar sobre medicamentos.

En 1996 se produjo la clonación de la famosa oveja Dolly introduciendo el núcleo con ADN de una célula adulta en un óvulo vaciado. En 2005 ya se habían clonado ratones, cabras, cerdos, conejos y perros. (¡Hay una empresa española que dice clonar perros, gatos y caballos!). Una gata clonada nació con un pelaje distinto al de la gata donante: se había elegido por azar una célula con el gen del naranja inactivo; y es que, aunque todas las células tienen el mismo ADN, las de órganos distintos están especializadas en tareas diferentes y utilizan genes diversos. Además, el número de embriones fallidos es muy alta. Por supuesto, la clonación humana está prohibida por consenso mundial, pero cada vez los intentos están más próximos: en el año 2018 se clonaron dos monas de 109 embriones y hay un macaco de tres años que fue clonado empleando 113 embriones.

¡En 2024 se ha sobrepasado por vez primera el umbral crítico de los 1,5ºC de aumento de la temperatura global con respecto a la de la era preindustrial! El calentamiento de las aguas del Mediterráneo favoreció la gran Dana que asoló pueblos valencianos y mató a más de doscientas personas. Los periodos prolongados de sequía, con vegetales más combustibles y bosques menos húmedos favorecieron tremendos incendios ¿Sumamos la polución a este panorama? ¿La invasión de pellets en las costas gallegas, los microplásticos que nos rodean o los del mar que, ingeridos por el zooplancton, pueden entrar en las cadenas de alimentación? Etcétera. Menos mal que en Marte se ha descubierto la existencia de enormes depósitos de hielo bajo la superficie de tal magnitud que, si se derritieran, inundarían todo el planeta. Y algunos depósitos están en lugares donde es más fácil ‘amartizar’. ¡Qué contento estará Musk: podremos abandonar la Tierra!

Premios Nobel 2024

El premio Nobel de Física 2024 fue para John Hopfield (Chicago, 1933) y Geoffrey Hinton (Londres, 1947) «por sus descubrimientos e invenciones fundamentales para el aprendizaje automático con redes neuronales artificiales». En la red neuronal artificial (algoritmos) las neuronas se representan por nodos de valores diferentes que se influencian a través de sinapsis que pueden ser más o menos fuertes o débiles. Hopfield empleó el espín de los átomos para hacer conexiones de energía mínima entre nodos, creando una memoria asociativa para guardar y reconstruir imágenes. Hinton (llamado el padrino de la IA) utilizó la física estadística para las conexiones, inventando un método para encontrar propiedades en los datos e identificar elementos en imágenes. Las redes han servido para desarrollar nuevos materiales con propiedades requeridas.

La mitad del premio Nobel de Química fue para David Baker (Seattle, 1962) por «el diseño de proteínas por computación» y la otra mitad para Demis Hassabis (Londres, 1976) y John Jumper (Arkansas, 1985), ambos por «la predicción de las estructuras de las proteínas a partir de su secuencia de aminoácidos». Baker, preparando bloques constituidos por algunos de los 20 aminoácidos esenciales, diseñó nuevas proteínas que tuvieran uso en medicamentos, vacunas, nano materiales y microsensores. Hassabis y Jumper, que trabajan en DeepMind con el modelo Alpha Fold 2, estudiaron la estructura de 200 millones de proteínas para averiguar qué enzimas descomponen los plásticos y para entender por qué se produce la resistencia a los antibióticos.

El premio Nobel de Fisiología o Medicina fue para Victor Ambros (New Hampshire, 1953) y Gary Ruvkun (Berkeley, 1952) por «el descubrimiento del micro ARN y su papel en la regulación post transcripcional de los genes». Sabemos que la información para la producción de proteínas en las células pasa del ADN al ARN mensajero y que cada tipo de célula (nerviosa o muscular, por ejemplo) expresa un único conjunto de proteínas. Esta especialización la consiguen los factores de transcripción. Los premiados, trabajando con el pequeñísimo gusano C. Elegans, descubrieron el papel de un micro ARN en la transcripción. Después se identificaron miles.

El premio Nobel de la Paz se lo concedieron a la organización Nihon Hidankyo de los Hibakusha supervivientes de las bombas lanzadas por EEUU sobre las ciudades de Hiroshima y Nagasaki por «sus esfuerzos para conseguir un mundo libre de armas nucleares y por demostrar a través de sus testimonios que las armas nucleares no deben ser empleadas nunca más».

El premio Nobel de Literatura fue para la surcoreana Han Kang por «su intensa prosa poética que confronta los traumas históricos y expone la fragilidad de la vida humana».

El premio Nobel de Economía fue para Daron Acemoglu, Simon Johnson, ambos del MIT, y James A. Robinson, de la Universidad de Chicago, que nos han ayudado a entender las diferencias en la prosperidad de las naciones.

Et vale. Hasta el año que viene si la Naturaleza quiere.

Ante la problemática económica, social y política que suscitan las centrales nucleares, los científicos y técnicos estudian y prueban cómo domesticar la bomba de hidrógeno, cómo reproducir la energía de las estrellas, cómo aprovechar la fusión nuclear. Ellos saben que la reacción termonuclear de fusión que requiere menor temperatura de ignición (¡solo unos cientos de millones de grados!) es la que tiene lugar entre dos núcleos ligeros: los dos isótopos del hidrógeno, el deuterio y el tritio, que, además, es la reacción con mayor ganancia energética. (Aunque también se estudian otras parejas). A tales enormes temperaturas, los átomos se encuentran en el estado de plasma, es decir, los núcleos están libres y con una gran energía cinética que les permite penetrar a través de la barrera de repulsión eléctrica del vecino y fusionarse con él, dando lugar a núcleos de helio 4, desprendiendo neutrones y una grandísima cantidad de energía.

Pero, ¿dónde y cómo lograr semejantes condiciones de reacción? Los países europeos han apostado por el Tokamak, un descomunal aparato toroidal en el que se confina el plasma mediante un campo magnético que lo somete a una presión que debe compensar la expansión del plasma para que este no toque las paredes y se enfríe. La altísima temperatura debe alcanzarse suministrando muchos megavatios de potencia ¿Y de dónde se obtienen el deuterio y el tritio? El hidrógeno 2 es relativamente abundante en el agua (dicen que con el deuterio que hay en una piscina olímpica se abastecería de energía eléctrica a una población de 100.000 habitantes durante una año) y el hidrógeno 3 se produce por la captura neutrónica del litio que se coloca rodeando al plasma. Aunque se pretende conseguir el confinamiento del plasma durante al menos un segundo, esto resulta difícil porque el sistema se desestabiliza.

Los estadounidenses están experimentando el confinamiento inercial de las mezclas de deuterio y tritio en microbolas, comprimiéndolas y calentándolas mediante ondas de choque de mil millones de atmósferas producidas por un conjunto de hasta doce láseres. El reactor es similar a los de fisión.

Estos son los procedimientos actuales para imitar la energía de las estrellas. Tienen la ventaja sobre la fisión nuclear de que los materiales son abundantes, solo precisan una pequeña masa crítica y producen muchas menos cenizas radiactivas. Además, la cantidad de energía desprendida en las reacciones de fusión es unas treinta veces mayor que en las de fisión (un gramo de deuterio daría tanta energía como 9.500 gramos de gasolina). Por estas razones, la fusión nuclear es considerada la energía del futuro, limpia e inagotable, pero muchos maliciosos dicen que es la energía del futuro… y siempre lo será (aunque sigue habiendo avances e invirtiéndose mucho dinero).

En medio de esta situación, con una energía de fisión controvertida y una energía de fusión casi inalcanzable, aparecen dos investigadores, el británico Martin Fleischmann y el estadounidense Stanley Pons, anunciando que consiguen la fusión nuclear en el laboratorio, a temperatura ambiente y con un aparato que puede construir un estudiante de enseñanza media ¡La fusión fría ha llegado! En 1989 informan, en una nota preliminar publicada en la prestigiosa revista Journal of Electroanalytical Chemistry, que han conseguido la fusión de núcleos de deuterio a temperatura ordinaria en una célula con agua pesada como electrolito y paladio como electrodo negativo (ambos materiales de producción industrial). El metal paladio absorbe, como una esponja, hasta un 5% de moléculas de hidrógeno o de deuterio, con lo que la presión de estos gases en el interior del metal puede llegar a ser ¡de cuatrillones de atmósferas! Una presión tan enorme haría que los núcleos de deuterio venciesen la repulsión electrostática y se fusionaran. Fleischmann y Pons informan en su artículo que observaron la producción de un gran cantidad de calor en el electrodo de paladio y midieron el desprendimiento de neutrones y rayos gamma con un modestísimo resultado.

La noticia estalla. En muchos laboratorios de todo el mundo se intentan reproducir los resultados y se llevan a cabo experimentos ligeramente diferentes. El australiano John Bockris, maestro de la electroquímica y director de la tesis doctoral de Fleischmann, también reproduce el experimento. Manifiesta que hay fusión fría, que es un descubrimiento, pero que la probabilidad de que resulte ser una fuente de energía es baja. Dice que se forman dendritas (arborescencias) en el paladio y, en ellas, la presión es tan grande que favorece la fusión; pero que las dendritas se caen y no hay reproductibilidad. La declaración de Bockris de que es un descubrimiento lo contradicen S.E.Jones y su equipo, y anuncian en un comunicado titulado ‘Observación de la fusión fría en la materia condensada’ que este fenómeno tiene lugar espontáneamente, por ejemplo, en el agua de mar, en el agua volcánica o en Júpiter, pero que no se auto sostiene, que es posible que absorba más energía de la que desprende.

Y eso es todo, amigos.

Los laboratorios del Proyecto Manhattan logran enriquecer el uranio natural en el isótopo ligero, U235, y obtener plutonio 239 a partir de la transmutación en pilas atómicas del uranio 238. El Pu239 presenta las mismas propiedades que el U235 para la fisión, pero con la ventaja de que emite más neutrones secundarios: 2,9 de media.

Para conseguir una reacción en cadena, el material fisionable, sea uranio o plutonio, debe tener un ‘tamaño crítico’ o ‘masa crítica’, ya que cada neutrón secundario tiene que recorrer una cierta distancia antes de impactar con un núcleo sin escaparse del material. A fin de obtener una reacción explosiva, es decir, para fabricar una bomba atómica de una manera primaria, se puede proyectar un trozo de uranio o de plutonio contra otro análogo con gran energía, por ejemplo mediante una explosión de trinitrotolueno (TNT): si la suma de los dos trozos supera la masa crítica se producirá la reacción de fisión nuclear. Un modo más sofisticado de construir una bomba atómica consiste en comprimir una cantidad subcrítica de material fisionable para que los núcleos se aproximen, lo que se consigue rodeando el material con explosivos que detonen simultáneamente.

Los científicos del Proyecto Manhattan, en su mayoría alemanes huidos del poder nazi, están próximos a crear el infierno. El laboratorio dirigido por Oppenheimer en Los Álamos logra reducir los productos fisionables U235 y Pu239 a metales puros y darles una forma adecuada. Un kilogramo de uranio ligero, cuando se fisiona completamente, libera una energía equivalente a 17.000 toneladas (17 kilotones) del potente explosivo TNT, alcanzándose una temperatura de millones de grados. La bola de fuego puede arrasar una ciudad, destrozando edificios en varios kilómetros. Además, la radiación se deposita en el humo y en el polvo, extendiéndose posteriormente.

El 16 de julio de 1945 se probó la primera bomba atómica en Álamogordo. El 6 de agosto, ‘Little Boy’, una bomba de uranio de 20 kilotones, explosionó a 600 metros de altura sobre la ciudad japonesa de Hiroshima, matando e hiriendo a la mitad de una población de más de trescientos mil habitantes y destruyendo las dos terceras partes de los edificios. Dos días después, ‘Fat Man’, una bomba de plutonio, arrasaba la ciudad de Nagasaki y Japón firmaba el 14 de agosto la rendición incondicional. La opinión internacional casi unánime fue que las bombas no eran necesarias para el fin de la guerra, ya que todas las fuerzas aliadas estaban libres de Alemania y Rusia hacía retroceder a los japoneses en Manchuria; pero los estadounidenses no querían la participación rusa y pretendían rentabilizar (¿con la mayor masacre de la historia!) el coste del Proyecto Manhattan.

En 1951 explosionó en las islas Marshall la más potente bomba conocida: la bomba termonuclear, la bomba de hidrógeno, la bomba H. En ella, deuterio y tritio, isótopos del hidrógeno con un protón y dos o tres neutrones en el núcleo respectivamente, se funden para dar helio, cuyo núcleo consta de dos protones y uno o dos neutrones. Como los núcleos de los isótopos de hidrógeno se repelen porque tienen carga eléctrica positiva, es necesaria una temperatura de millones de grados para que adquieran la velocidad necesaria para aproximarse hasta la distancia a la que puedan unirse mediante fuerzas atractivas de corto alcance. En el proceso de fusión se pierde un 0,63 % de masa, que se convierte en la gran cantidad de energía que resulta al multiplicarla por la velocidad de la luz al cuadrado. La detonación de la bomba H comienza con explosivos convencionales del tipo del TNT, que inician la explosión de una bomba atómica de fisión con la que se logran los millones de grados necesarios para producir la fusión. El proceso total tiene lugar en menos de un segundo y su poder destructor puede ser miles de veces mayor que el de las bombas atómicas. Además, las bombas termonucleares pueden ser lo suficientemente pequeñas como para ser lanzadas por misiles balísticos. ¡Dios nos libre!