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La Agencia de Investigación e Innovación Avanzada del Reino Unido (ARIA) ha lanzado un proyecto de 50 millones de libras esterlinas denominado “Fabricante Universal”, cuyo objetivo es utilizar las proteínas como herramienta para lograr la fabricación precisa a nivel molecular y en gran escala de nuevos materiales. Este proyecto no financia directamente laboratorios académicos ni empresas comerciales, sino que da prioridad a los “Contratistas de Investigación de Vanguardia” (FRC, por sus siglas en inglés), organizaciones capaces de resolver problemas que el mundo académico (con escasas capacidades de ingeniería y dificultades interdisciplinarias) y las empresas comerciales (que buscan ganancias a corto plazo y descartan avances a largo plazo) no pueden superar. Con la esperanza de que la tecnología de fabricación basada en proteínas rompa con el paradigma actual de producción de materiales, que depende de altas temperaturas y presiones, el proyecto busca abordar problemas como la vulnerabilidad de las cadenas de suministro y los conflictos de recursos, e incluso podría marcar el comienzo de la próxima “era de los materiales” para la humanidad.
¿Qué pretende exactamente el proyecto? ¿Qué tiene de especial usar proteínas para fabricar materiales?
Los materiales que utilizamos actualmente (concreto, acero, plástico) se fabrican mediante métodos brutales que involucran altas temperaturas y presiones para unir los componentes. Estos métodos no solo son energéticamente ineficientes, sino que también resultan en materiales con prestaciones insatisfactorias (como aquellos que son extremadamente ligeros pero fuertes o que pueden repararse por sí mismos). Las proteínas, por otro lado, son verdaderos “maestros de la fabricación” en el reino natural: el carbonato de calcio de las conchas es blando, pero los organismos utilizan las proteínas para controlar su estructura y convertirlo en una concha dura; la seda de araña es más fuerte que el acero, y también está hecha de proteínas.
El objetivo del proyecto es transformar a las proteínas en una “maquinaria universal” capaz de fabricar una gran variedad de materiales con la misma precisión que una fábrica de chips, pero sin necesidad de altas temperaturas ni láseres. El objetivo final es que los ingenieros especializados en proteínas pasen de diseñar medicamentos y enzimas a desarrollar nuevos materiales para aplicaciones electrónicas, energéticas e infraestructurales, como piezas de avión más ligeras, paneles solares más eficientes o materiales de construcción que se puedan reparar por sí mismos.
¿Por qué se han elegido los FRC? ¿Por qué ellos pueden resolver lo que el mundo académico y las empresas comerciales no logran?
El trabajo en este proyecto presenta tres características clave: tareas de ingeniería complejas, requisitos interdisciplinarios elevados y ciclos de retorno prolongados, lo que afecta directamente a ambos sectores:
- Mundo académico: Muchos laboratorios son buenos en la investigación básica, pero carecen de la capacidad para llevar las ideas a la práctica a escala industrial, y la colaboración interdisciplinaria es difícil (es poco común que expertos en proteínas y ingenieros de materiales trabajen juntos).
- Empresas comerciales: Los inversores de capital riesgo buscan ganancias en un plazo de 10 años, por lo que las startups a menudo se ven obligadas a abandonar objetivos a largo plazo como la creación de nuevas plataformas de fabricación de materiales y centrarse en áreas con beneficios inmediatos, como la producción de intermediarios farmacéuticos.
Los FRC son organizaciones dedicadas a maximizar el potencial tecnológico: reciben fondos por contratos (como los de ARIA), pero no consideran el lucro como su objetivo principal; en lugar de ello, utilizan estos recursos para impulsar avances tanto en ciencia como en ingeniería. Estas organizaciones pueden reunir a expertos de diferentes disciplinas para abordar desafíos que parecen imposibles, como desarrollar plataformas de fabricación basadas en proteínas en un plazo de 5-10 años, sin prisa por obtener beneficios inmediatos.
¿Qué tipo de personas necesita un equipo FRC? Una alineación “estrella” interdisciplinaria
Para crear esta maquinaria universal de fabricación basada en proteínas, el equipo debe estar compuesto por profesionales versátiles. Ivan proporciona un ejemplo típico:
- Ingenieros de proteínas: Diseñan secuencias moleculares de proteínas que puedan reconocerse y ensamblarse entre sí.
- Expertos en materiales blandos: Regulan la interacción de estas proteínas para asegurar que se formen estructuras deseadas en el momento y lugar adecuados (por ejemplo, transformando un estado líquido en uno sólido).
- Expertos en materiales inorgánicos: Utilizan las propiedades de las proteínas para guiar el crecimiento de materiales inorgánicos (como metales o cerámicas) y convertirlos en productos funcionales (por ejemplo, imanes).
- Ingenieros de procesos: Diseñan entornos de producción que permitan que todo el proceso sea autoreparable y se pueda escalar desde muestras de laboratorio a producción a nivel industrial.
Es esencial que el equipo pueda iterar rápidamente: pasar de diseñar una secuencia de proteínas a obtener materiales listos para pruebas, mejorando los tiempos actuales (de meses a semanas), al igual que ocurre en el desarrollo de fármacos.
¿Qué otros tipos de FRC son necesarios además del “fabricante universal”?
Además del equipo dedicado a la fabricación de materiales, también se requieren FRC especializados en tareas auxiliares:
- FRC de producción de proteínas: Actualmente, llevar a cabo pruebas con una secuencia de proteína puede tomar varios meses para obtener suficientes cantidades del material. Este tipo de FRC debe ser capaz de producir las cantidades necesarias en una semana (por ejemplo, para fabricar un imán cuyo comportamiento magnético se pueda analizar). Esto podría requerir mejoras en tecnologías de síntesis sin células o impresoras de proteínas.
- FRC de metrología: Para asegurar que las proteínas se integren perfectamente en los materiales macroscópicos (sin defectos), son necesarias técnicas de medición rápidas y precisas. Estos FRC ayudan a verificar los resultados del proyecto.
Estos equipos auxiliares no solo apoyarán al proyecto “Fabricante Universal”, sino que también podrán ser útiles en otros campos, como la farmacia y la alimentación, manteniéndose operativos gracias a los ingresos de los contratos y continuando el trabajo en desafíos tecnológicos a largo plazo.
¿Qué importancia tiene este proyecto? Podría marcar la próxima “era de los materiales” para la humanidad?
La historia de la humanidad se ha dividido en épocas según los materiales utilizados: la Edad de Piedra, la Edad del Bronce y la Edad del Hierro. Actualmente vivimos en la era del acero y el plástico, pero los métodos de producción de estos materiales son obsoletos. Si este proyecto tiene éxito, los nuevos materiales basados en proteínas podrían:
- Solucionar problemas de las cadenas de suministro (por ejemplo, permitir la fabricación de imanes de alto rendimiento sin depender de metales raros).
- Reducir los conflictos de recursos (al producir materiales de manera más ecológica y sin necesidad de extraer grandes cantidades de minerales).
- Abrir nuevas posibilidades en el diseño de materiales (por ejemplo, crear puentes que se puedan reparar por sí mismos o materiales ultraligeros para uso espacial).
Ivan afirma que el objetivo del proyecto es “crear abundancia” a través de los materiales, liberando a la humanidad de las limitaciones impuestas por ellos. Si tiene éxito, podría cambiar radicalmente los métodos de producción mundial, al igual que lo han hecho los semiconductores.
En resumen, este proyecto utiliza la inteligencia natural de las proteínas para resolver problemas tecnológicos relacionados con los materiales, y los FRC son el vehículo clave para lograr este objetivo. No se trata de un proyecto orientado al lucro a corto plazo, sino de una apuesta tecnológica que podría influir en los próximos decenios.