Asturias innova en salud, medioambiente y energía gracias a la investigación en nanomateriales magnéticos
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La Universidad de Oviedo consolida su liderazgo en el campo de los nanomateriales magnéticos gracias al trabajo que viene desarrollando el grupo de investigación MAGNES (Materiales Magnéticos para Energía y Salud) de referencia internacional. Coordinado por los catedráticos de Física Jesús Blanco y Pedro Gorria, se centra en el estudio fundamental de diversos materiales y en el diseño de nanomateriales con propiedades magnéticas optimizadas para su aplicación tecnológica, desde el diagnóstico clínico hasta la sostenibilidad o la captación de energía. Su investigación tiene aplicaciones reales en los ámbitos de la salud, el medioambiente y la energía. Tratan de entender el comportamiento de los materiales a nivel microscópico y nanoscópico para optimizar su respuesta magnética y así generar innovación científica y tecnológica.
Concretamente, MAGNES desarrolla tres líneas de investigación que han fortalecido la investigación en materiales magnéticos avanzados y han situado a la Universidad de Oviedo como un referente en este campo:
- Una de ellas es transversal: fabricación, caracterización y modelización de materiales magnéticos (nanopartículas, materiales con memoria de forma, aleaciones de tierra rara y metal de transición, entre otras), utilizando equipos de investigación en los laboratorios de la Universidad de Oviedo, así como Grandes Instalaciones internacionales como Laboratorios de Luz Sincrotrón o Fuentes de haces de Neutrones.
- Optimización de materiales magnéticos para aplicaciones energéticas, especialmente para la refrigeración y licuefacción sostenible de gases industriales, que se realiza en los laboratorios que el grupo MAGNES tiene en Oviedo.
- Aplicación de nanomateriales magnéticos para biomedicina y medioambiente: se lleva a cabo en MAGHE Lab (Magnetism for Health and Environment), los laboratorios que MAGNES tiene en Gijón, y que coordina la profesora Montserrat Rivas.
Magnetismo para diagnosticar enfermedades y mejorar la salud
Una vez fabricados, los materiales han de ser caracterizados para conocer la relación entre la estructura, la microestructura y sus propiedades magnéticas, y así tratar de optimizar dichas propiedades o diseñar nuevos materiales para una aplicación concreta. En MAGHE Lab se realiza la parte más aplicada, ya que detectan biomarcadores o toxinas en muestras de pacientes, alimentos o agua. En este laboratorio se trabaja en el diseño de nanomateriales y sensores magnéticos con aplicaciones directas en biosensores y terapias emergentes. El equipo, formado por físicos, químicos, biotecnólogos e ingenieros, desarrolla nanopartículas que actúan como biomarcadores magnéticos capaces de detectar moléculas diana presentes en fluidos corporales como saliva, sangre u orina.
Este enfoque permite aislar y concentrar biomarcadores presentes en cantidades mínimas, multiplicando la sensibilidad de las pruebas diagnósticas. Además, las nanopartículas magnéticas pueden detectarse mediante coloración, inducción electromagnética, radiofrecuencia o variaciones de resistencia eléctrica. Gracias a estas propiedades magnéticas se hace posible detectar toxinas en el cuerpo humano, en los alimentos y bebidas y en el medio ambiente.
MAGHE Lab trabaja actualmente en un nuevo método basado en la respuesta de las nanopartículas a la luz láser, con expectativas prometedoras en la detección de neumonía y cáncer de vejiga. El grupo ya ha logrado identificar toxinas y biomarcadores en rangos clínicamente relevantes y avanza hacia dispositivos portátiles, seguros y fiables.
Otro de sus principales proyectos, financiado por FICYT (SENSFIS), desarrolló un sensor portátil para detectar toxinas (microcistinas) en agua dulce. Ahora se trabaja con biomarcadores de neumonía y de cáncer de vejiga. La neumonía es la primera causa de muerte infantil, debido a la dificultad determinar el agente patógeno causante de la enfermedad para prescribir el tratamiento. El grupo intenta averiguarlo mediante sensores magnéticos.
La financiación de FICYT ha sido clave para impulsar estas líneas, así como la puesta en marcha de proyectos público-privados y consorcios nacionales en los que participa la empresa asturiana Táctica Industrial y diversos centros de investigación y hospitales. Este impulso ha permitido acercar los resultados científicos a la transferencia tecnológica y al impacto social.
Además, el grupo participa activamente en iniciativas de divulgación y compromiso social. En 2024, MAGNES organizó el congreso internacional IEEE NANO en Gijón, que dio origen al proyecto NanoExplora, orientado al empoderamiento educativo de jóvenes —especialmente en riesgo de exclusión— mediante actividades de nanotecnología. La iniciativa, desarrollada con Mar de Niebla, el Ayuntamiento de Gijón y la IEEE, muestra cómo la investigación pública puede generar beneficios que trascienden lo científico.
Tres décadas descifrando el magnetismo desde la escala atómica
Por su parte, el laboratorio de Oviedo, lleva más de 30 años escudriñando el comportamiento magnético de materiales desde un punto de vista básico o fundamental, combinando experimentación en la Universidad de Oviedo con técnicas avanzadas en grandes instalaciones internacionales, como fuentes de neutrones y laboratorios de luz sincrotrón, así como modelización a partir de métodos computacionales complejos.
Su objetivo central consiste en determinar la estructura cristalina y la microestructura de los materiales para explicar y predecir sus propiedades físicas y las magnéticas en particular. Este conocimiento abre la vía al diseño de nuevos materiales con prestaciones mejoradas. El trabajo del grupo se articula en dos líneas principales:
Aleaciones metálicas basadas en hierro y tierras raras
Buscan desarrollar materiales con propiedades “exóticas”, como coeficientes de dilatación casi nulos o negativos, útiles para instrumentos de precisión sometidos a variaciones de temperatura. También investigan materiales multicalóricos, capaces de recuperar energía térmica desperdiciada o de ser utilizados en tecnologías para refrigeración magnética o de licuefacción de hidrógeno y otros gases industriales a bajas temperaturas, evitando el uso convencional de gases de efecto invernadero.
Nanopartículas magnéticas de metales y óxidos
Estos sistemas, formados por partículas con tamaños de apenas unos nanómetros (la millonésima parte de un milímetro), permiten explorar fenómenos físicos dominados por efectos de superficie. Sus aplicaciones potenciales abarcan desde la hipertermia magnética y el transporte dirigido de fármacos, hasta la remediación ambiental, la catálisis o la espintrónica. Por ejemplo, gracias a la hipertermia magnética (calentamiento de nanopartículas) se abre una alternativa a la quimioterapia, pues permitiría la terapia local de “calentar” de forma aislada las células tumorales hasta su “suicidio” (apoptosis), teniendo en cuenta que soportan temperaturas menores que las células sanas.
El impacto de este grupo se apoya también en una amplia red de colaboraciones con otros grupos de investigación en Asturias (en la Universidad de Oviedo o en el Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono), España y numerosos países de Europa y América.