En el mes de la Ciencia, y con el fin de acercar el quehacer científico de la CCHEN a la comunidad, un grupo de 16 jóvenes realizó una visita científica al Centro de Estudios Nucleares La Reina de la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) el pasado 28 de octubre, como una forma de conmemorar el Día Nacional de las Ciencias, la Tecnología, el Conocimiento y la Innovación que, este año, tuvo efecto el domingo 3 de octubre.
Fue así como estos jóvenes, invitados en el marco del programa “Inspirando Pasos STEM” de la Agenda de Género CCHEN, visitaron cuatro instalaciones, donde fueron recibidos por anfitrionas, que fueron figuras clave para visibilizar que, aunque existen roles predeterminados en la ciencia, tecnología, conocimiento e innovación según el género, estos se pueden derribar.
Ahí radicó el objetivo de esta actividad: motivar a niñas y a jóvenes, mediante modelos que pueden cambiar sus percepciones acerca de las áreas STEM, en línea con los esfuerzos realizados a nivel global para alcanzar la igualdad de género en carreras asociadas con estas áreas.
Visita al CEN La Reina
Durante su visita al Centro de Estudios Nucleares La Reina, los jóvenes visitaron las siguientes instalaciones:
Laboratorio Metrología de Radiaciones Ionizantes
Anfitriona: Loreto Sepúlveda Valdebenito, ingeniera Civil en Obras Civiles – Jefa de la Sección Ingeniería y Proyectos de la CCHEN.
Instalación de la Sección Gestión de Desechos Radiactivos
Anfitriona: Vivian Pereira Campos, ingeniera Civil Industrial – Jefa del Departamento Servicios de Protección Radiológica.
Laboratorio de Liofilización
Anfitriona: Ximena Errazu Orive, licenciada en Química – Encargada del Área de Liofilizados.
Reactor RECH-1
Anfitriona: Susana Bustamante Miller, licenciada en Física – Supervisora de Operación
Objetivos de Desarrollo Sostenible
Los 17 Objetivos de Desarrollo Sostenible son un llamado universal a adoptar medidas que nos permitan poner fin a la pobreza, proteger el planeta y garantizar que todas las personas gocen de paz y prosperidad.
Uno de esos objetivos tiene que ver, precisamente, con Igualdad de Género, por lo que la CCHEN, comprendiendo la necesidad de contribuir, ha desarrollado su Agenda de Género, a través de la cual encauza una serie de acciones que buscan atraer a más mujeres al área de la ciencia y tecnología nucleares. “Buscamos reforzar el vínculo entre ciencia y sociedad, mediante acciones que promuevan la ciencia abierta e inclusiva, la cultura y la educación científica”, declaró Marcela Ojeda Jaramillo, encargada Agenda de Género CCHEN.
*Esta visita se llevó a cabo bajo las recomendaciones sanitarias del Ministerio de Salud y de la Unidad de Protección Radiológica CCHEN.
En una ceremonia realizada en el Centro de Estudios Nucleares La Reina, la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN) oficializó el marco de acción de tres de sus cinco nuevos centros dedicados a la investigación y desarrollo, mediante la firma de sus respectivos convenios de desempeño de mediano plazo. Estos centros ponen foco en temas de investigación que inciden significativamente en la agenda país y, mediante estos convenios, comprometen logros científicos y tecnológicos de impacto en sus respectivas áreas.
La firma estuvo a cargo de autoridades de la CCHEN, encabezadas por su Director Ejecutivo, Dr. Jaime Salas Kurte, el jefe de la División de Investigación y Aplicaciones Nucleares, Dr.Luis Huerta Torchio, y los directores de los tres centros CCHEN-ID: el Dr. Julio Urzúa Piña, director del Centro de Materiales para la Transición y Sostenibilidad Energética (METS); la Dra. Adriana Nario Mouat, directora del Centro de Tecnologías Nucleares en Ecosistemas Vulnerables (CTNEV); y el Dr. Francisco Molina Palacios, director del Centro de Física Nuclear y Espectroscopía de Neutrones (CEFNEN).
Cada uno de los tres documentos firmados contiene objetivos y metas de I+D a lograr en tres años, bajo el marco definido por la nueva orgánica de la División de Investigación y Aplicaciones Nucleares (ver aquí).
“Una de nuestras motivaciones tiene que ver con el fortalecimiento de la contribución de la CCHEN, en términos de valor público, y con lo que significa el impacto que queremos entregar, de modo creciente, a nuestro país, a través de las ciencias y tecnologías nucleares y complementarias, en conocimiento y aplicaciones. Eso motiva este compromiso, representado en una declaración de mediano plazo, donde establecemos las intenciones, los propósitos y la forma en que queremos maximizar nuestra contribución, asociada con el ejercicio del liderazgo técnico, a través de los directores de cada centro. En esta línea, los compromisos de desempeño de mediano plazo constituyen una ruta para el impacto.”, enfatizó el Director Ejecutivo de la CCHEN, Dr. Jaime Salas.
Por su parte, el jefe de la División de Investigación y Aplicaciones Nucleares, Dr. Luis Huerta, señaló que “hoy pongo énfasis en la gran oportunidad que tenemos con nuestros centros de investigación, mediante el desarrollo de conocimiento fundamental y de sus aplicaciones en soluciones e innovaciones que requieran los problemas concretos del país y las personas. Estos convenios son una promesa sólida, construida con una visión consensuada del futuro donde queremos estar”.
Física nuclear y neutrones para conocer la materia y los materiales
El núcleo atómico y sus derivaciones es el foco de investigación a cargo del Centro de Física Nuclear y Espectroscopía de Neutrones (CEFNEN), que busca entender la naturaleza del mundo subatómico y contribuir al desarrollo de técnicas de diagnóstico de las propiedades de la materia basadas en el uso de los neutrones, producto de la desintegración nuclear.
Precisamente, conocer y comprender cómo interactúan los neutrones con la materia permite desarrollar tecnologías de análisis de las propiedades de muchos materiales. Y ello, con la ventaja de preservar la integridad del material analizado; un área que se conoce como ensayos no destructivos. A modo de ejemplo, la neutrografía, esto es, el uso de neutrones para obtener la imagen estructural de una muestra, es una técnica que permite ver el interior de una gran variedad de estructuras sólidas o líquidas, que van desde un motor o un combustible nuclear, hasta fósiles y objetos arqueológicos.
El CEFNEN tiene la capacidad para apoyar las labores de análisis que requiere el reactor nuclear RECH-1 para su operación y, además, agregar nuevos usos, en la caracterización y ensayo de materiales, por ejemplo, de manera que esa instalación nuclear de la CCHEN maximice su contribución al conocimiento y desarrollo de tecnologías para el progreso y bienestar del país.
El poder del núcleo atómico en la resistencia al cambio climático
Los efectos del cambio climático y su mitigación es el dominio de investigación del Centro de Tecnologías Nucleares en Ecosistemas Vulnerables (CTNEV). La amenaza global del cambio climático que, en el caso de Chile, tiene un impacto visible, entre otros, en el desplazamiento del clima árido hacia el sur, el desequilibrio en la biodiversidad y la aparición de plagas, nos conduce a implementar estrategias para la gestión de los efectos en el medioambiente. Ello requiere avanzar en el conocimiento de los fenómenos involucrados y en el desarrollo de tecnologías eficaces para ese propósito.
Basadas en el uso de radiaciones ionizantes, las tecnologías nucleares estudiadas en el CTNEV muestran un poder importante en la mitigación de tales efectos. Es el caso de la radiohormesis y la mutagénesis en especies vegetales, que es parte de los estudios del Centro, o de las técnicas de insecto estéril por irradiación de pupas para combatir plagas con métodos no contaminantes.
En otro dominio, relevante para el desarrollo de nuestra economía exportadora, las capacidades de investigación del CTNEV permiten contribuir a transferir tecnologías para asegurar la inocuidad y autenticidad de productos agropecuarios. Como ejemplo, cabe citar la investigación en el área de la producción de miel de abejas; en esa línea la irradiación del producto permite combatir la enfermedad de la Loque Americana que afecta a esa especie, a la vez que mantiene las propiedades y sabor del alimento intactos.
Materiales para el futuro de la humanidad
La necesidad de transitar urgentemente a una producción de energía basada en fuentes sustentables y amigables con el medioambiente ha impulsado la principal preocupación del Centro de Materiales para la Transición y Sostenibilidad Energética (METS): la búsqueda de materiales para las formas de producción de energía no convencionales, como la energía solar térmica o fotovoltaica. Así, alternativas a las tecnologías actuales, como la introducción de líquidos iónicos en vez de sales fundidas en las plantas de energía solar térmica, o el uso de celdas fotovoltaicas orgánicas en paneles solares, son una parte relevante de las investigaciones del METS. Junto a ello, la recuperación de materiales relevantes para la industria energética, como el litio o las tierras raras, alternativa a aquella basada en combustibles fósiles, han significado ensayos experimentales basados en el uso de nanotecnologías, entre otros.
En consecuencia, las actividades de investigación del METS barren un dominio amplio, desde los procesos químicos de obtención de elementos hasta el desarrollo de las bases científicas para la producción de energía.
Uno de los tantos desafíos al que nos vimos enfrentados con la pandemia fue la necesidad de dar continuidad a nuestras tareas, sin arriesgar la salud ni la seguridad de los funcionarios y funcionarias que cada día asisten a trabajar en la Comisión Chilena de Energía Nuclear (CCHEN).
Por esta razón, fue crucial la conformación del Comité de Acción Preventiva COVID-19, responsable de proponer a la Dirección Ejecutiva acciones preventivas y de control, sumados a las medidas dispuestas desde el principio por la Jefatura del Servicio, que permitan el adecuado funcionamiento de la labor, resguardando las medidas sanitarias vigentes y la salud de las personas. En este marco, destaca el desarrollo de un Protocolo de Medidas Preventivas COVID-19, y la entrega oportuna de elementos de protección personal para todos los trabajadores y trabajadoras.
Ese trabajo fue reconocido durante una significativa ceremonia, donde la Comisión recibió el Sello COVID por parte de la Mutual de Seguridad, transformándose en la primera institución pública que logra acreditar sus tres centros de trabajo, esto es el Centro de Estudios Nucleares La Reina, el Centro de Estudios Nucleares Lo Aguirre y la Sede Amunátegui.
El Sello COVID es un reconocimiento que indica que cada centro de trabajo que lo recibe ha cumplido con las normativas sanitarias y preventivas en materias COVID. Para ello, la Mutual de Seguridad verifica el cumplimiento de las prescripciones y las normas exigidas por el Ministerio de Salud, y también de las prescripciones levantadas por la Mutual en la Asistencia Técnica COVID-19.
Desde la Mutual de Seguridad, el reconocimiento fue entregado por parte de la Directora de Clientes y Servicios, Bárbara González Retamales, y la profesional en Prevención de Riesgos, Lorena Herrera del Valle, al Director Ejecutivo de la CCHEN, Jaime Salas Kurte; quien estuvo acompañado de la encargada de la Oficina Asesora de Prevención de Riesgos, Marcela Sánchez Saavedra; y los representantes de los Comités Paritarios de Higiene y Seguridad de La Reina, Lo Aguirre y Amunátegui, Cristián Sepúlveda Soza, Lilian Salinas Agurto y Rommy Casanueva Cisternas, respectivamente.
“Esta es la primera ocasión en la que entregamos este Sello a una institución pública que acredita a sus tres centros de trabajo, por lo que estamos muy orgullosos del esfuerzo y compromiso que han depositado en esta tarea, que sabemos no ha sido fácil, menos en el contexto al que nos hemos visto enfrentados. Reciban nuestras felicitaciones por este logro”, señaló Bárbara González.
En respuesta a este reconocimiento, el Director Ejecutivo de la Comisión destacó que “en esta inédita experiencia de encontrarnos en una pandemia, nuestros esfuerzos y acciones se encontraron, primeramente, con la incertidumbre, la que buscamos sortear, desde sus inicios. Y en ese camino, ha sido clave el acompañamiento de la Autoridad Sanitaria y de instituciones como la Mutual de Seguridad, porque nos han permitido potenciar esta capacidad de respuesta”.
Salas agregó que “hoy nos sentimos tranquilos y orgullosos con este Sello, que ratifica que hemos hecho bien las cosas, y ello involucra a todas las personas que nos han ayudado a organizar este sistema, a quienes se han acercado para hacernos recomendaciones y sobre todo, a quienes cumplen todas las medidas, que implican distanciamiento social, uso de mascarilla y lavado frecuente de manos, entre varias otras”.
Por su parte, Marcela Sánchez, encargada de Prevención de Riesgos de la CCHEN, señaló que “la pandemia nos deja importantes aprendizajes que hemos podido adquirir, trabajando en forma colaborativa, siempre con la mirada puesta en el cuidado de nuestros compañeros y compañeras, y en el propio autocuidado”.
“Desde la CCHEN asumimos, desde el primer momento, el compromiso de resguardar la salud y bienestar de cada integrante de nuestra institución. Por eso, hemos avanzado en forma responsable en el cumplimiento de todas las medidas dispuestas por la Autoridad Sanitaria y por la propia Institución”, complementó Marcela Sánchez.
A la ceremonia también asistió el representante de la Asociación de Funcionarios de la CCHEN (AFUCOCHEN), Carlos Henríquez Acosta, quien recordó los inicios de la pandemia: “nunca nos imaginamos el alcance que el COVID-19 tendría en nuestras vidas; sin embargo, fuimos enfáticos en plantear la idea de un Comité, que puedo decir, ha funcionado muy bien, y hoy lo vemos reflejado en este reconocimiento, que simboliza nuestra motivación por trabajar juntos por salir lo más airosos posible de esta pandemia”.
Esta semana la CCHEN celebró un aniversario más de la puesta a crítico del reactor nuclear N° 1. Para destacar este hito, se reunieron en el Mural “La Energía Nuclear Creadora”, dos de los arquitectos que diseñaron el edificio, quienes volvieron al CEN La Reina para acompañar a los principales involucrados con el quehacer, funcionamiento diario y futuro del principal recurso tecnológico, científico y productivo de la institución.
Enrique López Contreras y Cedric Purcell de la Vega eran parte de la empresa de ingeniería y arquitectura que pensó y diseñó los sistemas constructivos, con las piezas principales de su estructura y las instalaciones internas que permiten su operación. En palabras que ofreció Enrique López durante el evento, compartió parte de lo que significó para ellos esa labor: “Chile es un país sísmico. Pudimos usar sistemas constructivos que eran, en esa época, muy avanzados. Hicimos un edificio muy particular. Pusimos vigas pretensadas de 25 metros de luz, para resguardar las losas que tenía (el reactor) en la cubierta. Pero también, nos preocupamos de hacer instalaciones adecuadas para que funcionaran permanentemente. Y por muchos años. Nosotros aprendimos también de estos diseños y pudimos enfrentar otros problemas que, efectivamente, en ese tiempo eran para Chile una condición de desarrollo muy importante”.
A sus recuerdos y anécdotas, que trajeron de vuelta a nuestro centro nuclear los desafíos de sus orígenes, se sumaron las palabras de nuestro Director Ejecutivo, Jaime Salas Kurte, que remarcaron la importancia y el potencial del reactor. Por su parte, el jefe de la DIAN, Luis Huerta Torchio, hizo hincapié en lo esencial del manejo de una instalación nuclear, y Eugenio Vargas, jefe del departamento de Reactores de Investigación y Combustible Nuclear, subrayó el potencial que mantiene vigente el RECH-1 y el compromiso de la institución y del equipo para hacerlo realidad. Así, este 13 de octubre reunió en un mismo momento y visión, el pasado, presente y futuro de nuestro reactor.
El pasado miércoles 6 de octubre, la Real Academia de las Ciencias de Suecia entregó el prestigioso galardón a los investigadores Benjamin List (1997, Frankfurt, Alemania) y David MacMillan (1968, Bellshill, Reino Unido), por su gran aporte al desarrollo de la organocatálisis asimétrica.
Pero, ¿qué es la catálisis asimétrica? Antes de eso es necesario conocer el concepto de quiralidad.
Los enlaces químicos formados por un átomo de carbono en una molécula orgánica, poseen una disposición tridimensional. Un ejemplo de esto se observa en dos moléculas de cianohidrina (A y B), las que poseen un enlace hacia adelante del plano (véase en la imagen cuña en negro), un enlace hacia atrás (véase cuña entrecortada) y dos enlaces en el plano.
¿Son estos dos productos iguales? No, ya que ambas estructuras no son superponibles. Dicho de otra forma, son imágenes especulares, es decir, si una de ellas se refleja en un espejo, se obtendría una imagen idéntica de la otra. En términos químicos, ambas estructuras son enantiómeros. Y se dice que son quirales si no pueden superponerse a su imagen especular.
Si dos compuestos pueden o no superponerse, dependerá del plano de simetría. Por lo tanto, si un compuesto orgánico posee algún plano de simetría, no es un compuesto quiral, como es el caso de la cianohidrina de acetona.
Si analizamos la etimología de la palabra quiral, se observa que ‘quiral’ -Kheír es mano” en griego. De esto deriva el típico ejemplo de la superposición de las manos. Por mucho que lo intentemos, estas no pueden superponerse.
Resumiendo, y sin entrar en mayores detalles, cada carbono involucrado como centro quiral, recibe una denominación la cual puede ser R o S, dependiendo de la orientación que tengan los grupos funcionales unidos a él. Además, si desvía la luz polarizada a la derecha, reciben la denominación + o D (dextrorrotatorio) y si es hacia a la izquierda, – o L (levorrotatorio). Estas denominaciones permiten identificar algún enantiómero en específico.
En la naturaleza cada compuesto químico cumple una función, la cual muchas veces depende de su quiralidad. Por ejemplo, los olores de la naranja y el limón se diferencian por ser las versiones izquierda y derecha de la misma molécula: el limoneno. El R-(+)-limoneno huele a naranja; mientras que el S-(-)-limoneno corresponde al olor del limón.
En el caso de los fármacos, la diferencia entre los enantiómeros es crucial. La enfermedad de Parkinson es un muy buen ejemplo. Las personas que padecen Parkinson son tratados con el aminoácido no proteico dopa (3-(3,4-dihidroxifenil) alanina. La dopa es quiral, y solo la S-dopa (conocida como L-dopa) es eficaz para restaurar la función nerviosa. La R-dopa no solo es ineficaz, sino que por el contrario es bastante tóxica, por lo que el fármaco debe suministrarse rigurosamente como un solo enantiómero.
Por otro lado, el análogo de la anfetamina, la Dexfenfluramina, que se comercializaba como supresor del apetito, la cual, estimula la producción de la hormona serotonina y hace que el cuerpo se sienta satisfecho. Sin embargo, se descubrió que muchos de los efectos secundarios indeseados que provocaba en las personas se podían evitar administrando únicamente el S-enantiómero.
Otro ejemplo que cabe mencionar, es la Glucosa y su utilización en tratamientos médicos. La Glucosa es el principal carbohidrato involucrado en la obtención de energía para el ser humano. La D-glucosa es más abundante en la naturaleza que la L-glucosa. La L-glucosa no puede utilizarse como fuente de energía en la respiración celular ya que nuestro sistema bilógico no puede metabolizarla durante la glucólisis. Es decir, L-glucosa es menos común y menos activa biológicamente.
Así, la disponibilidad de la D-glucosa y su fácil degradación al interior de nuestro cuerpo, la han llevado a ser la base de muchos fármacos. Un análogo de la D-glucosa, la Fluorodeoxiglucosa F18 (18F-FDG) es un radiofármaco que se produce al interior la Comisión Chilena de Energía Nuclear. Este compuesto quiral es utilizado como radiotrazador en el diagnóstico del Cáncer. Luego de inyectar 18F-FDG en un paciente, este se acumula en las células cancerígenas y mediante un escáner PET (Tomografía por Emisión de Positrones), se pueden obtener imágenes tridimensionales de la distribución de 18F-FDG en el cuerpo.
Desde que se descubrió la quiralidad en las moléculas hace más de 150 años con los primeros descubrimientos de Louis Pasteur, muchos científicos han volcado su investigación a una síntesis selectiva, asimétrica, o también llamada Enantioselectiva. Hasta hace algunas décadas, la síntesis de compuestos quirales era de varios pasos, con largos tiempo de obtención y con bajos rendimientos, debido a la dificultad de separar los enantiómeros; los cuales, se obtenían en diversas proporciones. De hecho, el desarrollo de técnicas cromatográficas fue un gran aliado de los químicos sintéticos.
Ahora bien, volviendo a List y McMillan y teniendo en cuenta todo lo anterior, con el pasar de los años maduró el desarrollo de catalizadores (o aceleradores) de reacciones; los cuales apuntaban a obtener reacciones más selectivas hacia los enantiómeros deseados, especialmente en la industria farmacéutica. Dos tipos de catalizadores, los complejos metálicos y las enzimas, fueron los más estudiados.
En este contexto, el desarrollo de los actuales premios nobel entra en juego, ya que ellos, estudiaron en paralelo una tercera forma de catalizar las reacciones mediante el uso de pequeñas moléculas orgánicas quirales. Estos organocompuestos, muchas veces podían ser la parte activa o quiral de una enzima. Al entregar a cada reacción un ambiente quiral, demostraron la factibilidad y el éxito de una organocatálisis asimétrica.Resultados que facilitaron rápidamente la obtención de innumerables productos para la industria.
Dr. Julio I. Urzúa
Investigador del Centro de Materiales para la Transición y Sostenibilidad Energética
Comisión Chilena de Energía Nuclear
*Nota: Ejemplos de quiralidad obtenidos desde Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organic Chemistry (2nd ed.). Oxford University Press.
