La química en la UAM: su proyección social

De acuerdo con su carácter multidisciplinar, los miembros del Departamento de Biología Molecular investigan en muy diversas áreas, como:

• Neurobiología molecular
• Inmunología
• Señalización celular
• Dinámica y Función del genoma
• Aspectos básicos de la biología celular
• Patología molecular
• Virología
• Microbiología molecular
• Microbiología ambiental

El enfoque de estos estudios es en algunos casos más básico y en otros orientado a aplicaciones biotecnológicas (extremófilos, enzimas termoestables, biorremediación, etc.) o a la biomedicina (enfermedades neurológicas, neurodegenerativas, cardiovasculares, metabólicas, infecciosas, cáncer, inflamación, etc.).

Esta actividad investigadora permite, contando también con la participación de científicos de otros centros de prestigio, liderar el desarrollo de dos Programas Oficiales de Posgrado: el Programa de Biociencias Moleculares (patrocinado por la Fundación Ramón Areces, y organizado en colaboración con el Departamento de Bioquímica de la Facultad de Medicina de la UAM), que enmarca tres Másteres (en Biología Molecular y Celular, en Biomedicina Molecular y en Biotecnología) y Doctorado, y el Programa de Microbiología (Máster en Microbiología y Doctorado). Igualmente el Departamento participa en el Posgrado de Biofísica.

La química analítica es una disciplina metrológica que desarrolla, optimiza y aplica procesos de medida para conseguir información (bio)química de calidad de tipo global o parcial de objetos o sistemas naturales o artificiales y así resolver problemas derivados de las necesidades de información surgidas en muy diferentes campos.

Los grupos de investigación del Departamento de Química Analítica y Análisis Instrumental centran su actividad en el desarrollo de dispositivos sensores y sistemas de detección en continuo para resolver problemas en los campos ambiental, clínico, farmacéutico e industrial. Los investigadores del departamento colaboran activamente con grupos nacionales e internacionales y financian su trabajo mediante proyectos de investigación y contratos con empresas.

• Grupo de electroanálisis y sensores
• Grupo de sensores y biosensores
• Grupo de sensores y especiación metálica
• Grupo de electroforesis capilar con detección dual

• Grupo de investigación en ingredientes alimentarios funcionales

Su objetivo es la producción y caracterización de nuevos alimentos e ingredientes alimentarios beneficiosos para la salud.

Líneas de investigación

1. Diseño, producción y caracterización de extractos bioactivos obtenidos a partir de matrices vegetales
2. Aislamiento preparativo de compuestos fenólicos a partir de matrices vegetales
3. Actividad biológica de ingredientes funcionales
4. Aislamiento, caracterización química y funcional de compuestos bioactivos procedentes de hongos comestibles
5. Síntesis enzimática de lípidos bioactivos y purificación mediante extracción con fluidos supercríticos y destilación molecular
6. Ensayos toxicológicos, preclínicos y clínicos en colaboración con otras instituciones

• Grupo de procesos y sistemas de ingeniería ambiental

La Sección de Ingeniería Química lleva a cabo una intensa actividad investigadora en el ámbito de la ingeniería ambiental, desarrollando procesos que permiten la eliminación de contaminantes tanto en efluentes gaseosos como en aguas residuales industriales. El tratamiento de estos efluentes se aborda mediante procesos químicos avanzados y biológicos de última generación, así como sistemas combinados. La preparación de materiales carbonosos a partir de diferentes residuos es una línea que permite la valorización de los mismos orientada hacia la preparación de adsorbentes y soportes catalíticos. La línea de líquidos iónicos y simulación molecular pretende estudiar la posible aplicación de dichos disolventes verdes en operaciones físicas de separación de contaminantes.

Los profesores del Departamento de Química Inorgánica, pertenecientes al área de conocimiento del mismo nombre, investigan, frecuentemente en la frontera entre disciplinas, en diversas áreas de:

• Química de la coordinación,
• Organometálica,
• Bioinorgánica
• Ciencia de materiales

Es el instrumento empleado en el laboratorio para la medida del pH. Se mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata o cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ion hidrógeno.

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una muestra e indica la concentración de protones (H+) presentes. Las siglas «pH» significan «potencial de hidrógeno» (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latín pondus = ‘peso’; potentia = ‘potencia’; hydrogenium = ‘hidrógeno’). Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo en base 10 de la actividad de los iones hidrógeno.

pH = −log [aH+]

El pH se puede medir de forma sencilla y rápida empleando tiras de papel impregnadas con compuestos que cambian de color según el pH de la disolución.

La Química como Ciencia Experimental Central bebe de la Física que le da las leyes que rigen los procesos que la Química estudia y de los que hace uso para producir nuevos materiales, pero son las matemáticas las que le facilitan las ecuaciones que representan esas leyes y cuya resolución le va a permitir explicar los resultados obtenidos. Es ahí en donde la Computación ha tenido una influencia importantísima en la química del siglo XX y principios del XXI y queda plasmada en lo que hoy se conoce como Química Teórica y Computacional que permite modelizar estructuras de moléculas y materiales con las propiedades adecuadas a la aplicación que buscamos. Lo que es más importante es que la precisión alcanzada permite hacer prospecciones a priori, es decir antes de acometer el trabajo experimental de síntesis, ahorrando dinero y evitando contaminaciones innecesarias. La gran evolución de los ordenadores hace que estos cálculos se puedan hacer sobre sistemas cada vez más grandes. Todo ello llevó a la Comisión Nobel a otorgar al Profesor J. A. Pople el premio Nobel de Química en 1998, por sus contribuciones al desarrollo de la Química Computacional.

El gran desarrollo de la microinformática en las últimas décadas del siglo XX ha propiciado mejoras sustanciales en la instrumentación empleada en los laboratorios. Actualmente la mayor parte de los equipos empleados tanto en docencia como para investigación están controlados por ordenador, facilitando de este modo la adquisición y manejo de la información química.

Instrumento empleado en la aplicación de técnicas voltamperométricas. Las medidas realizadas permiten obtener información de sustancias que se oxidan o reducen en determinadas condiciones experimentales.

La aplicación de un potencial a una superficie conductora (el electrodo de trabajo) introducida en una disolución de un electrolito, provoca la reacción redox de la sustancia de interés, generándose una intensidad de corriente que es proporcional a la concentración de dicha sustancia.

Se denomina polarografía a Ia voltamperometría en la que el electrodo de trabajo es un electrodo de gotas de mercurio. El 10 de febrero de 1922 el químico Jaroslav Heyrovský (Praga 1890-1967) por primera vez registró una curva de polarización con un electrodo de gota colgante de mercurio. Fue el principio de la polarografía, un método de análisis electroquímico que permite determinar la presencia y la concentración de sustancias en una disolución. Heyrovský fue galardonado con el Premio Nobel de Química en 1959 por el descubrimiento y desarrollo del método analítico de polarografía.

Es un instrumento que permite obtener información de los proceso de interacción de la materia con la radiación electromagnética. Como consecuencia de esta interacción se producen diferentes fenómenos, dependiendo de las características de la radiación (región del espectro) y de las sustancias.

Estudio teórico de los ácidos metilbenzoicos

Carlos Sieiro del Nido. Tesis leída en 1971.

Síntesis de derivados cianogenados del titanio y circonio

Vicente Fernández Herrero. Tesis leída en 1973.

Estudio teórico de la adición de iones y moléculas polares a sistemas electrónicos TT

Manuel Yáñez Montero. Tesis leída en 1973.

Estudio cinético-termodinámico de la escisión hidrolítica de esteres lineales y ramificados en medios de distinta polaridad

María Soledad Celdrán Degano. Tesis leída en 1974.

Interpretación teórica de los espectros de masas

Jaime Fernández Rico. Tesis leída en 1974.

Estudio de los complejos de vanadio (IV) y de vanadio (V) con 1,2-propilendiaminotetraacetato

José Mª Pinilla Macías. Tesis leída en 1975.

Contribución al estudio teórico de complejos de transferencia de carga

Otilia Mó Romero. Tesis leída en 1974.

Valoración de magnesio, calcio, estroncio y bario con 1,2-propilendiaminotetraacetato

José Vicente Hernández. Tesis leída en 1977.

Propiedades analíticas de los complejos de bismuto (III) y aluminio (III) con 1,2-propilendiaminotetraacetato

Julia Rosas Muñoz. Tesis leída en 1979.

• Polarímetro

El polarímetro es un instrumento mediante el cual podemos medir la desviación de la luz polarizada al atravesar sustancias ópticamente activas. La rotación puede producirse hacia la derecha (sustancia dextrógira) o hacia la izquierda (levógira). El ángulo de rotación es proporcional al espesor atravesado. El coeficiente de proporcional es característico de cada sustancia. Para las disoluciones varía linealmente con la concentración. Debido a esto la polarimetría se puede emplear para la determinación de la concentración de sustancias ópticamente activas, tales como los azúcares, presentes en una muestra.

• Esquema de un polarímetro

El fenómeno de la polarización de la luz aparece ya descrito en trabajos de Christian Huygens (1629-1695). En el siglo XIX, los trabajos de investigadores como Jean Baptiste Biot (1774-1862) o Thomas Johann Seebeck (1770-1831) permitieron estudiar a fondo este fenómeno. Estos autores estudiaron los efectos producidos por sólidos como el espato de Islandia (variedad de la calcita) y el comportamiento de disoluciones de diversas sustancias de origen vegetal y animal. Para confirmar sus experiencias, Biot encargó al constructor de instrumentos Nicolas Fortin (1750-1831) un sencillo aparato que consistía en un prisma analizador y un tubo cilíndrico para introducir la muestra analizada, a través del que pasaba la luz polarizada.

En 1828, el fabricante de instrumentos escocés William Nicol (1768-1851) ideó los prismas que acabaron siendo conocidos con su nombre, que se convirtieron, más adelante, en una pieza clave de los polarímetros. Se trataba de dos porciones de espato de Islandia unidas por una de sus caras. Un prisma nicol permite polarizar la luz en un determinado plano, de modo que, al pasar por un nuevo prisma de nicol, sólo se observa la intensidad luminosa inicial si éste último se encuentra en la misma posición que el primero. Si entre los dos prismas se coloca una sustancia ópticamente activa, el plano de la luz polarizada girará al pasar a través de esta sustancia y, por lo tanto, el segundo prisma deberá ser colocado en una posición ligeramente diferente al primero para observar luz. La diferencia entre la posición del primero y la del segundo indica el poder rotatorio de la muestra analizada y a partir de este valor se pueden calcular diversas características de la sustancia.

Fue inventado por el químico alemán Ernst Otto Beckmann (Solingen, Alemania, 4 de julio de 1853 - Berlín, 13 de julio de 1923).

Beckmann, que fue asistente de Wilhelm Ostwald en Leipzig, utilizó técnicas de ebulloscopía (elevación del punto de ebullición) y crioscopía (disminución del punto de congelación) para determinar masas moleculares de diversas sustancias. Estas medidas requieren una determinación precisa de las diferencias de temperatura, en lugar de valores absolutos, y para logarlo Beckmann diseñó un calorímetro e inventó el termómetro diferencial que lleva su nombre.

• «Energía nuclear: ¿una opción energética?»

Dr. Valentín González

Valentín González García es Doctor en Química Industrial por la Universidad Complutense, ha sido investigador sobre el Ciclo del Combustible Nuclear en la antigua Junta de Energía Nuclear, hoy CIEMAT, y en el Centro de Investigación Nuclear de Karlsruhe. Director de la Empresa Nacional de Residuos Radiactivos. Profesor de Ingeniería Química en la Universidad Complutense y en la Autónoma de Madrid. Es miembro de la Real Academia Nacional de Farmacia.

Conferencia impartida el 7 de noviembre de 2011 en el Aula Multimedia de esta biblioteca.

• «Los análisis químicos en los laboratorios policiales»

D. Mario Rica Matea

Mario Rica Matea es Licenciado en Ciencias Químicas por la Universidad Autónoma de Madrid (1991), y obtuvo el grado de licenciatura en la especialidad de Analítica en 1992. Ingresó en el Cuerpo Nacional de Policía en 1997 recalando en el Laboratorio Químico de la Comisaría General de Policía Científica (Madrid) como Inspector en el año 2000. Actualmente es Jefe de Grupo de dicho laboratorio.

Hasta el año 2006 desarrolló su labor de análisis en materia de explosivos y artefactos incendiarios, fraudes de marcas, intoxicaciones y alcoholemias, y drogas de abuso. A partir de 2006 es nombrado Administrador del sistema de gestión de datos (LIMS), y a partir del año 2008 compagina este puesto con el de Responsable de Control de Calidad con el objetivo de acreditar dichos informes de drogas, meta que se logra en el año 2010.

En la actualidad, como responsable de control de calidad, tiene como objetivo acreditar los análisis de restos de incendios y residuos de disparo, y como administrador del sistema informático implantar la nueva versión del LIMS en todas las áreas de análisis del laboratorio químico.

Conferencia impartida el 11 de noviembre de 2011 en el Aula Multimedia de esta biblioteca.

• «Las amatistas naturales de Uruguay y las amatistas sintéticas de las joyerías»

D. Javier García Guinea

Javier García Guinea es profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas adscrito al departamento de Geología del Museo Nacional de Ciencias Naturales de Madrid. Es geólogo, gemólogo, mineralogista y físico-químico de materiales dedicado a investigar las propiedades y aplicaciones de minerales, meteoritos y rocas industriales.

Conferencia impartida el 15 de noviembre de 2011 en el Aula Multimedia de esta biblioteca.

• «Nuevas medicinas para el tratamiento de la tuberculosis»

Dr. David Barros-Aguirre

David Barros Aguirre, se formó como químico en la Universidad Autónoma de Madrid donde completó los estudios de Licenciatura (Ciencia Químicas), de tesina y de doctorado en Química Orgánica bajo la dirección del catedrático José Luís Gracia-Ruano y la Profesora Mª del Carmen Maestro Rubio en el campo de la síntesis asimétrica. Los estudios de postdoctorales los realizó en la Universidad de Loughborough (UK) bajo la dirección del Prof. Philip Page en los campos de la catálisis asimétrica y síntesis total.

Su transición a la industria farmacéutica se inició en el área de la química médica, donde participó en diferentes proyectos relacionados con la búsqueda de nuevos fármacos para el tratamiento de la malaria. Durante los últimos siete años la actividad investigadora se ha centrado en la dirección de proyectos de investigación en fases preclínicas para la búsqueda de nuevos fármacos para el tratamiento de la tuberculosis.

Su actividad investigadora en la actualidad se ha extendido también al terreno de la innovación abierta, participando en la consolidación del proyecto Tres Cantos Open Lab, que busca la colaboración de GlaxoSmithKline con científicos interesados en el descubrimiento de nuevos fármacos para el tratamiento de enfermedades que afectan a países en desarrollo.

Conferencia impartida el 16 de noviembre de 2011 en el Aula Multimedia de esta biblioteca.

• «Identificación de minerales gemológicos»

Prof. Juan San Claudio Gorostidi

Taller realizado el 17 de noviembre de 2011

• «La química analítica en el día a día»

Departamento de Química Analítica