Universitarios de Barcelona experimentan la microgravedad a bordo de vuelos de la Agencia Espacial Europea

En el experimento, denominado ABCtr MicroG, los jóvenes investigadores Sergi Vaquer y Elisabet Cuyàs, investigadores del Imim, y los estudiantes de la UAB Arnau Rabadán y Albert González, becarios de la Fundació CIM y estudiantes de la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC), estudian el comportamiento en microgravedad de unos agentes biológicos, los transportadores ABC, que son los responsables de depurar el interior de las células humanas de fármacos y otros tóxicos.

Para poder realizar el experimento, los estudiantes, apoyados por la Fundación CIM, centro tecnológico de referencia de la UPC en el campo de las tecnologías de producción, han desarrollado un equipamiento electromecánico capaz de realizar experimentos biotecnológicos en gravedad cero de un modo totalmente automatizado.

El desarrollo del prototipo ha contado con la colaboración de varias empresas, como por ejemplo Solvo Biotechnology y con el patrocinio de Schneider Electric. La aportación de Schneider Electric, empresa pionera en la actividad de automatización y control industrial, contempla prácticamente el 100% de los elementos electromecánicos y de control del equipamiento, con instalación de accionamientos servocontrolados, pantallas HMI, autómatas, motores paso a paso, así como la alimentación y protección en baja tensión del sistema.

El proyecto en su conjunto ha recibido también el patrocinio de Interempresas, como medio de difusión y de ayuda para conectar con otros patrocinadores.

Los resultados obtenidos por el experimento en microgravedad se compararán con los obtenidos en tierra en el Instituto Municipal de Investigación Médica (Imim - Hospital del Mar) de Barcelona, donde se ha desarrollado la parte biotecnológica del proyecto.

Los estudiantes participan con tres equipos más de universitarios de Noruega, Alemania y el Reino Unido en el programa ‘Fly your Thesis!’ de la ESA para diseñar, construir y llevar a cabo un experimento científico en el espacio. El equipo catalán es el único grupo español escogido el pasado diciembre de entre los 16 finalistas (de un total de 30 grupos de investigación europeos) para participar en este programa, una oportunidad para estudiantes y estudiantes de doctorado y de máster de toda Europa para llevar a cabo un experimento científico en condiciones de microgravedad.

Para poder embarcar a bordo del Airbus A300 Cero-G que despegó por primera vez el 3 de noviembre desde el Aeropuerto de Bordeaux-Mérignac (Burdeos), el equipamiento diseñado por el equipo catalán ha debido superar, en las instalaciones de Novaspace, la empresa encargada de la explotación del avión, filial del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia, pruebas de resistencia mecánica, de seguridad eléctrica, de calentamiento y control de la temperatura, entre otras, que se han realizado previamente a los vuelos.

Después del primer vuelo, Arnau Rabadán, becario de la Fundación CIM, expresaba abiertamente sus sensaciones: "Ha sido una experiencia increíble". "Es como si fuera un gran truco de magia. Todos y todo en el avión se levantó del suelo como por una fuerza invisible e intocable. Ya no había arriba o abajo, derecha o izquierda, éramos libres flotando en la cabina del avión, sin referencias claras, incapaces de articular una palabra", añadía Sergi Vaquer, investigador del Imim. "En ese momento los esfuerzos del año pasado valían la pena".

Los vuelos parabólicos tienen su origen como parte del entrenamiento de los astronautas y consisten en acelerar el avión ganando altura y reduciendo los motores al mínimo a lo largo de 20 segundos mientras se describe una parábola en caída libre. Durante estos 20 segundos se consigue, dentro de la cabina, unas condiciones próximas a las de ausencia de gravedad. Estas maniobras se repiten hasta 30 veces seguidas por vuelo, de forma que los investigadores, tras los tres vuelos que dura una campaña, tienen la oportunidad de experimentar con la microgravedad a lo largo de un tiempo considerable (45 minutos aproximadamente).

El experimento, coordinado por el investigador Sergi Vaquer, denominado proyecto ABCtr MicroG, estudia el comportamiento en microgravedad de unos agentes biológicos, los transportadores ABC, que son los responsables de depurar el interior de las células humanas de fármacos y de otros tóxicos. Para ello, los investigadores han desarrollado un protocolo especial para poder medir de manera muy precisa la actividad de estas moléculas a lo largo de los 20 segundos que dura la microgravedad en cada una de las 30 parábolas de un vuelo parabólico.

La parte técnica del experimento, realizada en las instalaciones de la Fundación CIM a cargo a Arnau Rabadán, ha consistido en diseñar un mecanismo que mezcla en el interior de una jeringa energía química en forma de ATP (Adenosina tri fosfato) con los transportadores ABC que activarán una reacción química. Todo esto debe realizarse a una temperatura de 37°C, igual a la del cuerpo humano. Transcurridos 20 segundos, el sistema introduce en la jeringa un líquido que enfría la mezcla y para la reacción, con tal que no se vea afectada durante los periodos de gravedad normal, repitiéndose el experimento en la próxima parábola.

El mecanismo se rige por un sistema de control electrónico de alta precisión, puesto que se deben delimitar exactamente las condiciones del experimento y la cantidad de líquidos inyectados. El sistema de control incluye elementos que actúan, como el motor que impulsa las jeringas, y también que supervisan, como los sensores que rigen la temperatura de la jeringa dónde se realiza la mezcla.

Los resultados serán de utilidad para mejorar los tratamientos médicos de los astronautas, pero también ayudarán a comprender mejor los mecanismos de asimilación de los fármacos en general y los mecanismos de acción de los transportadores en enfermedades como el cáncer y el Sida.