Carles Serrat Jurado, professor de l’Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa (Eseiaat) de la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC), ha demostrat sobre el paper que aplicant làser de raigs X durs es pot modificar l’interior d’una molècula de manera local i selectiva. La recerca, publicada per la revista científica de referència The Journal of Physical Chemistry, ha generat expectació entre la comunitat científica. I és que la manipulació selectiva de molècules és un dels grans reptes de la ciència.
Les noves tecnologies que utilitzen làser per enviar polsos de raigs X durs fan possible l’eliminació selectiva dels centres actius de molècules en organismes vius, un camí que obre la porta a futurs tractaments de malalties infeccioses o del càncer, entre altres. Aquestes tecnologies s’experimenten en els Làser d’Electrons Lliures (FEL, per les sigles en anglès de Free Electron Laser), grans infraestructures científiques que permeten emetre polsos de raigs X en molècules. Actualment, hi ha més d’una vintena de FEL en funcionament al món i altres 20 més en fase de construcció o planificació.
En un article publicat recentment a la revista The Journal of Physical Chemistry, Carles Serrat Jurado, investigador del Departament de Física i professor de l’Eseiaat de la UPC, ha demostrat que es pot excitar una molècula de manera selectiva si es bombardeja amb polsos de raig X durs làser, és a dir, sense tocar les molècules que l’envolten.
Ara, Carles Serrat comprovarà si la seva proposta, factible teòricament, també funciona a la pràctica utilitzant el FEL de raigs X durs com ara el que va funcionar per primera vegada al món, ara fa 12 anys, a la Universitat d’Standford (Califòrnia, Estats Units).
Serrat afirma que, per fer realitat els resultats teòrics de la seva recerca, s’enviaran dos polsos de llum làser, un amb una freqüència més elevada que l’altre, a una molècula. “En aquest procés”, explica, “cal que el resultat que s’obtingui de la resta de les dues freqüències sigui igual a la transició diana de la molècula. Quan això succeeix, la molècula s’excita, es torna inestable i, generalment, perd la seva funció original”. Segons Serrat, això significa que “en un futur podríem arribar a eliminar cèl·lules i patògens de manera selectiva amb el mateix tipus de llum que es fa servir en fer radiografies, però amb propietats làser.”
Recreació gràfica realitzada per Carles Serrat que il·lustra una molècula excitada per polsos de raigs X
Si els experiments que es facin properament en instal·lacions FEL confirmen aquestes prediccions, suposaran un avenç important per a la cerca de possibles nous tractaments contra el càncer i les malalties infeccioses amb radioteràpia, perquè la radiació només incidirà en molècules determinades, sense danyar altres parts del cos”.
En aquest sentit, un nou paradigma s’obriria pas entre els científics, ja que com explica Carles Serrat, “manipular molècules de manera selectiva és un dels grans reptes històrics de la ciència, I fa anys que es creu que la llum podria ser una de les maneres de fer-ho. La llum làser de raigs X s’utilitza, per exemple, per entendre el funcionament de les reaccions químiques o per obtenir imatges que ajudin al diagnòstic. Ara sabem que amb aquests raigs X també podem modificar molècules de manera molt selectiva, i això obre la porta a destruir les que contaminen el cos humà en malalties com el càncer”.
Tot i així, el professor Carles Serrat explica que la ciència dels raigs X làser és recent i que, tot i que avança molt ràpidament, “cal esperar encara els resultats de molta més recerca i el desenvolupament de nous instruments per poder aplicar aquestes tecnologies en casos reals”.
La UPC s’incorpora a la xarxa WavemiX
Gràcies a aquesta investigació, finançada pel Ministeri de Ciència i Innovació, Carles Serrat ha entrat a formar part de l’exclusiva xarxa WavemiX, integrada per les universitats i centres d’investigació en làsers de raigs X més reconeguts de tot el món, com ara el Massachusetts Institute of Technology (MIT), les universitats de Harward, Cambridge, Oxford, Berkeley o La Sorbone. Wavemix és un projecte internacional que, actualment, acull una desena de projectes prioritaris encaminats a aconseguir canvis disruptius en la ciència a través de la utilització dels FEL.
La proposta de Carles Serrat és un d’aquests projectes seleccionats, de manera que ara la UPC està per primer cop representada a WavemiX. Recentment, aquesta xarxa ha demanat a la Unió Europea un ajut dels anomenats COST Action per organitzar reunions científiques de treball encaminades a promoure avenços en la teoria i els experiments amb propostes científiques com la de Carles Serrat.
