“Los estudios de propiedades mecánicas y estabilidad de monocapas de Langmuir pueden decir mucho sobre la mecánica de la membrana celular”

Miguel Ángel Rubio Álvarez es el Director del Grupo de Investigación de Materia Blanda y Fluidos de la UNED. Obtuvo el título de Doctor en Ciencias Físicas en 1985, y tras desempeñar labores como Profesor Titular en la Universidad Politécnica de Madrid y en la Facultad de Ciencias de la UNED, actualmente es Catedrático de universidad de la UNED en el área de Física Aplicada.

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Miguel Ángel Rubio, Director del Grupo de Investigación de Materia Blanda y Fluidos | UNED Universidad Nacional de Educación a Distancia
Miguel Ángel Rubio, Director del Grupo de Investigación de Materia Blanda y Fluidos | UNED Universidad Nacional de Educación a Distancia

Usted ha realizado diferentes estancias en centros de investigación en su trayectoria como investigador, por ejemplo en el C.E.A. (Saclay, Francia), en el Istituto Nazionale di Ottica (Florencia, Italia) y en el Haverford College (Philadelphia, E.E.U.U.). ¿Por qué son importantes estas estancias? ¿Destacaría alguna en particular?

Miguel Á. Rubio: Creo que las estancias de investigación en el extranjero en centros o grupos de primer nivel son una etapa imprescindible en la formación de cualquier investigador, particularmente, en las áreas científicas. En primer lugar, permiten continuar la formación adquirida durante la realización del doctorado porque, generalmente,  conlleva trabajar en temas distintos, con técnicas diferentes, y  en ambientes diferentes. En segundo lugar, un investigador post-doctoral suele tener una mayor autonomía en el desarrollo de su trabajo, por lo que se puede considerar un primer acercamiento a la dirección de trabajos de investigación.

En cuanto a mis propias estancias, las tres fueron en grupos de primer nivel, en las tres tuve la oportunidad de aprender de grandes científicos y en las tres conseguí construir amistades muy sólidas. Quizá la única diferencia reseñable es que las dos primeras fueron en grandes centros de investigación y la tercera en un pequeño grupo dentro de un pequeño “College”. En esta última aprendí que no es necesario pertenecer a un gran centro de excelencia para poder hacer física de buen nivel.

La imposibilidad de volver de los investigadores implica que no se aprovecha el posible retorno de una inversión pública importante

Entre las líneas de investigación actuales de su grupo, destaca la reología interfacial de monocapas de Langmuir. ¿Qué es exactamente la reología? ¿Y una monocapa de Langmuir? ¿Por qué es importante su estudio?

La reología es la parte de la mecánica que se ocupa del estudio de las propiedades de flujo y deformación de los materiales cuando son sometidos a esfuerzos. Se interesa por el comportamiento de materiales que se comportan parcialmente como fluidos -si se les somete a esfuerzos se desplazan, es decir, fluyen- y parcialmente como sólidos elásticos –si se les somete a esfuerzos se desplazan pero si se retira el esfuerzo parte del desplazamiento se recupera. Estos materiales se suelen denominar viscoelásticos y la importancia de su estudio proviene de la  gran cantidad de materiales de gran interés industrial que presentan este tipo de comportamiento. Por ejemplo, buena parte de los materiales plásticos, cosméticos, pinturas o los productos alimentarios de tipo sopas, cremas, geles o espumas, pertenecen a esta categoría.

Por su parte, una monocapa es una capa de un material cualquiera que tenga como espesor el tamaño de una sola molécula del material. Si la monocapa está formada por moléculas con una parte polar soluble en agua y otra parte no polar no soluble en agua, en una interfase agua-aire las partes polares tenderán a situarse en la superficie del agua y las no polares fuera del agua. Si la parte no polar es mucho más grande que la polar las moléculas son globalmente insolubles en agua y todas las moléculas se irán a colocar en la interfase. Eso es exactamente una monocapa de Langmuir.

Las monocapas de Langmuir son interesantes porque son un modelo reducido de membrana celular, puesto que la membrana celular está constituida principalmente por una bicapa de fosfolípidos y, por tanto, los estudios de propiedades mecánicas y estabilidad de monocapas de Langmuir pueden decir mucho sobre la mecánica de la membrana celular. Además, hay sistemas biológicos de gran importancia para la vida que se basan en monocapas de Langmuir. Por ejemplo, el mecanismo de la entrada de aire en los alvéolos pulmonares está regulado por una monocapa de Langmuir del denominado surfactante pulmonar que es imprescindible para la respiración.

 

Para la gente sin grandes conocimientos de física, la materia blanda puede considerarse un paso entre la materia sólida y un fluido. Por ejemplo, si calentamos un metal, éste se ablanda, y si calentamos aún más, se convierte en un líquido. ¿Cuál es exactamente la diferencia entre un material blando y un fluido? ¿Hay alguna propiedad o característica física objetiva en la cual se pueda basar para distinguirlos?

Realmente no hay ninguna diferencia. Hoy en física se utilizan casi indistintamente los términos “materia blanda” y “fluido complejo” para denominar a los materiales que presentan un comportamiento intermedio entre el de un sólido puramente elástico y un fluído puramente viscoso (Newtoniano). El término materia blanda hace referencia a las propiedades macroscópicas -indica que el material es fácilmente deformable- mientras que fluido complejo hace referencia a la composición microscópica, es decir, los elementos (átomos, moléculas, nanopartículas, micropartículas, etc.) que lo  forman y las interacciones entre ellos.

 

En la investigación del grupo se ve que se le da bastante importancia a la microestructura de un material. ¿Es posible predecir las propiedades de un material a partir de su microestructura?

Técnicamente, la respuesta es afirmativa si incluimos en el término “microestructura” no solo la situación en el espacio de los elementos que componen el material, sino también las interacciones entre ellos. Con esos dos ingredientes, las técnicas de la Mecánica Estadística nos permiten obtener expresiones formales para las propiedades macroscópicas y los ordenadores modernos permiten hacer ya  simulaciones con un importante número de componentes. El problema en muchos casos sigue siendo que, si bien la estructura espacial de los materiales es bastante bien conocida, no ocurre así con las interacciones entre ellos.

Las técnicas de la Mecánica Estadística nos permiten obtener expresiones formales para las propiedades macroscópicas y los ordenadores modernos permiten hacer ya  simulaciones con un importante número de componentes

Dejando un poco de lado el aspecto científico y centrándonos en la situación de la investigación a nivel estatal, hoy en día hay muchos investigadores que tienen que ir al extranjero porque aquí no hay suficiente financiación para la investigación. ¿Qué les sugeriría a todos esos investigadores jóvenes?

Creo que el problema no es tanto que tengan que salir como que no puedan volver.  Y el problema tiene dos vertientes: la personal de los afectados y la relativa a las políticas públicas, puesto que la imposibilidad de volver implica que no se aprovecha el posible retorno de una inversión pública importante; la mayor parte de los investigadores han recibido formación de grado o licenciatura en universidades públicas, se ha doctorado y, en muchos casos, ha realizado su estancia postdoctoral financiado por fondos públicos. Esta no rentabilización de la inversión hecha en formación de personal investigador es un problema muy grave, pues la investigación en ciencia y tecnología es la cimentación sobre la que necesariamente se debe asentar cualquier economía desarrollada que quiera seguir siéndolo.

Además, en las universidades a veces se da otra circunstancia agravante que es el planteamiento de reticencias, cuando no oposición frontal, de algunos miembros de colectivos de profesorado laboral no permanente a la incorporación de investigadores que no provienen de la vía académica.

 

Aparte de la investigación, también tiene contribuciones en el mundo de la divulgación, como son algunas publicaciones en revistas de divulgación científica y alguna charla divulgativa. ¿Cree que el público en general siente interés por la ciencia? ¿Cómo consigue que el público entienda todos esos conceptos abstractos de la física sin los conocimientos científicos necesarios?

Creo que el público en general tiene interés por los descubrimientos científicos que tienen o pueden tener repercusiones directas sobre su vida. Es decir, no creo que le interesen demasiado el bosón de Higgs o las ondas gravitacionales pero creo que sí le interesan los descubrimientos en el campo de la biomedicina o los nuevos dispositivos de bioingeniería o robótica.

Sin embargo, creo que la divulgación debe buscar más despertar la curiosidad que satisfacer un interés preexistente. Un ejemplo de lo que digo se puede encontrar en la sección de ciencia/tecnología del programa El Hormiguero. En mi opinión esa sección, a pesar de que a veces la explicación es poco precisa o, incluso, equivocada,  hace una divulgación científica/tecnológica de gran eficacia puesto que presenta de manera muy espectacular y divertida experimentos muy vistosos o dispositivos muy sorprendentes.

Por lo que se refiere a  cómo transmitir conceptos abstractos a público no especialista creo que el primer requisito es conocer en profundidad el tema del que se trate hasta el punto de haber desarrollado intuición física sobre él. En ese estadio suele ser posible encontrar ejemplos o analogías con fenomenología observable en la vida diaria que ayudan a la comprensión. También es verdad que no en todos los campos es igualmente fácil esa tarea. Por ejemplo, hacer divulgación sobre fenómenos cuánticos me parece mucho más complicado que hacerlo sobre problemas mecánicos.

Referencia Proyecto I+D
FIS2013-47350-C5-5-R MINECO “Modelización de la materia blanda en múltiples escalas”

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