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Hamdi Torun, 33

Ha desarrollado una nueva tecnología de microscopía con sonda de barrido que mejora la investigación en biociencia

La investigación biomolecular es un campo en constante cambio. La innovación en este terreno va acompañada de la aparición de nuevas técnicas y de nuevas herramientas. Actualmente, equipos como los microscopios de barrido con sonda permiten observar la interacción entre moléculas, la división celular y medir directamente los mecanismos que actúan a estos niveles. El desarrollo de este tipo de microscopios puede abrir las puertas a grandes hallazgos.

El joven ingeniero turco Hamdi Torun ha creado un microdispositivo que se incorpora en un microscopio de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés) -un tipo de microscopio de barrido con sonda- y permite medir y manipular moléculas individuales. Este sistema supera tanto la precisión como la velocidad de los instrumentos actuales en la obtención de datos biológicos. Además, Torun, doctor en Ingeniería Eléctrica por el Instituto de Tecnología de Georgia (EEUU), ha diseñado también un nuevo método para realizar las mediciones.

Según Torun, la idea esencial detrás de la microscopia de sonda es simple: "Si se frota la punta del dedo sobre una superficie desconocida se puede sentir sus propiedades, si es dura o blanda, lisa o rugosa". Este instrumento permite sentir de manera similar los átomos individuales. El AFM permite obtener imágenes con resolución atómica por lo que sus posibilidades son únicas como técnica de caracterización en la escala micrométrica y nanométrica.

En este tipo de microscopios se utiliza una sonda física que escanea la muestra. La fuerza entre la punta y la superficie de la muestra hace que el soporte que aguanta la sonda se doble. Un detector mide esta flexión que ocurre conforme la punta barre la superficie y dibuja un mapa con estos datos. Pero esta técnica no sólo muestra imágenes atómicas sino que también es capaz de mover moléculas individuales, lo que permite la manipulación y medida de muestras biológicas.

La nueva herramienta diseñada por este joven simula una "nanomano" virtual que puede seleccionar proteínas individuales u otras biomoléculas. Su nanomano cuenta, además, con la ventaja de poder ser incorporada a cualquier AFM comercial sin necesidad de reconstruir el instrumento.

Para ello, este investigador ha diseñado transductores que termomecánicamente coinciden con los microsoportes del AFM. El equipo de Torun realiza ensayos de medición y los transductores convierten la señal mecánica en eléctrica o viceversa. Durante el proceso, la sonda se desplaza cuando actúa en conjunto con el microsoporte. Con el nuevo diseño se mantiene constante la distancia de la punta al transductor en todo momento y, por tanto, la fuerza que se aplica sobre las biomoléculas también.

La biotecnología del futuro

En un segundo proyecto, Torun  también ha desarrollado un nuevo método para las mediciones de moléculas individuales. Este sistema supone un avance tecnológico sobre las técnicas de microscopia single-molecules y single-cell. Para ello integra los microsoportes del microscopio a nanocables magnéticos unidos a biomoléculas y consigue así estudiar las interacciones moleculares con una precisión muy alta.

Este método se utiliza, por ejemplo, para caracterizar el plegamiento de proteínas, un mecanismo relacionado con la enfermedad de Creutzfeld-Jacob (conocida como enfermedad de las vacas locas) o el Alzhéimer. El proyecto cuenta con un equipo multidisciplinar financiado por el programa europeo FET Open (en español, Tecnologías Futuras y Emergentes) y reúne diferentes tecnologías como la microfabricación, la nanotecnologías y la biotecnología.

Torun asegura que "ambos proyectos tienen un gran potencial para convertirse en los microscopios de sonda de un futuro cercano". Los sistemas permiten la investigación de biomoléculas y células como si el investigador que opera el instrumento tocara y manipulara directamente cada una de ellas.

En este momento Torun ya cuenta con varios prototipos plenamente operativos en el laboratorio. Para lograr su desarrollo ha necesitado la financiación del FET Open y de otra iniciativa de apoyo a la investigación dentro del 7º Programa Marco de la Unión Europea: la beca Marie Curie para investigadores. También cuenta con ayudas del Consejo de Ciencia y Tecnología de Turquía.

En los últimos años Torun ha estado centrado en el desarrollo de estas técnicas y herramientas y, ahora junto a su equipo, trata de hacer los sistemas más prácticos durante la ejecución de los experimentos biológicos. El joven explica:  "Estamos investigando el potencial de comercialización de los sistemas para que otros investigadores se beneficien de ellos en sus laboratorios" y añade que "hay aún un sinfín de oportunidades y desafíos en la nano y biotecnología".

Según el profesor asociado en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford (EEUU), Utkan Demirci, que es miembro del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores menores de 35 Turquía, Torun es "un científico con una trayectoria sólida y un gran potencial de futuro”. - María C. Sánchez