Foldscope, el poderoso microscopio de papel que rompe las reglas y cuya elaboración cuesta sólo 1.500 pesos

(CNN) – Los descubrimientos que involucran un accidente de laboratorio, caracoles venenosos y un instrumento científico hecho de papel son algunos de los avances oscuros, extravagantes o complicados honrados el miércoles con premios que celebran la investigación que finalmente tuvo un impacto grande, aunque inesperado, en la sociedad.

Tres equipos de científicos ganaron los Premios Golden Goose 2022, un premio organizado por la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia, por sus proyectos de investigación que se transformaron de “espera, ¿qué?” momentos hasta avances pioneros.

“El premio Golden Goose nos recuerda que los descubrimientos potenciales podrían estar ocultos en cada rincón e ilustra los beneficios de invertir en investigación básica para impulsar la innovación”, dijo Sudip S. Parikh, director ejecutivo de AAAS y editor ejecutivo de la familia de revistas Science.

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Estos son los descubrimientos premiados de este año, que iluminan el camino impredecible de la ciencia y los beneficios de invertir en investigación que podrían no dar sus frutos de inmediato.

El microscopio de papel que rompe las reglas revoluciona la ciencia

Hace más de una década, el bioingeniero de la Universidad de Stanford, Manu Prakash, estaba en la jungla tailandesa en un viaje de campo para su investigación sobre la rabia cuando tuvo una idea para un microscopio barato y fácil de usar.

“Vi este microscopio de $ 50,000 en una jungla en medio de la nada, encerrado en una habitación. Fue un momento irónico. Me di cuenta de inmediato que no era la herramienta adecuada“, dijo Prakash, profesor asociado y miembro principal de la Instituto Woods para el Medio Ambiente de la universidad.

¿Por qué no se usó esta pieza esencial del equipo científico que podría ayudar a diagnosticar enfermedades devastadoras como la malaria? Era voluminoso y difícil de transportar, requería capacitación para operarlo y era difícil de mantener. A pesar de lo delicado y costoso que era el instrumento, incluso los técnicos capacitados podrían sentirse nerviosos al usarlo, explicó Prakash.

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Prakash imaginó un microscopio económico que podría ser utilizado por cualquier persona en cualquier lugar pero que fuera lo suficientemente potente como para ver una sola bacteria. Junto con su colega Jim Cybulski, a Prakash se le ocurrió el Foldscope, un microscopio plano hecho de papel y una sola lente esférica.

“Requirió una gran cantidad de ingeniería. En esa primera fase, estaba sentado junto a laboratorios con microscopios de un millón de dólares. Queríamos hacer un microscopio a un precio de $ 1″.

Al principio, la gente pensó que la idea era un poco tonta, dijo Prakash, y obtener fondos para el trabajo fue un desafío.

Avance rápido hasta 2022. El Foldscope no es tan barato como un dólar, pero a un costo de $ 1.75 ($1.500 pesos chilenos) para fabricarlo, es una pequeña fracción del precio de la mayoría de los equipos de laboratorio. El aumento final del telescopio es de aproximadamente 140x, lo suficientemente potente como para ver un parásito de la malaria en una célula. Los instrumentos se han desplegado en todo el mundo en una vertiginosa variedad de aplicaciones. El año pasado, en India, el Foldscope se utilizó para identificar un nuevo tipo de cianobacteria. El microscopio también ha ayudado a identificar medicamentos falsos, dijo Prakash.

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Prakash dijo que Foldscope, y la premisa más amplia de la ciencia frugal, tiene un papel más importante que desempeñar en un mundo inundado de información errónea: “Quiero llevar la ciencia al alcance de todos. Hacerla más personal. Hemos desvinculado la vida cotidiana del proceso de Ciencia”.

El Foldscope es lo suficientemente potente como para ver una sola bacteria.

Un ajetreo paralelo que transformó la neurociencia

Como científicos que trabajaban en Filipinas en la década de 1970, a los bioquímicos Baldomero Olivera y Lourdes Cruz, profesora emérita de la Universidad de Filipinas Diliman, les resultó difícil conseguir los suministros adecuados para la investigación del ADN.

“Teníamos que encontrar algo que hacer que no requiriera un equipo sofisticado porque no teníamos ninguno”, dijo Olivera, profesora distinguida de la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Utah, en un video producido para los premios Golden Goose.

A Olivera y Cruz se les ocurrió lo que esperaban que fuera un proyecto paralelo fructífero. Los caracoles de cono son comunes en Filipinas y siempre habían fascinado a Olivera, quien había coleccionado conchas cuando era niña. La pareja decidió investigar la naturaleza del veneno que los caracoles usaban para paralizar a sus diminutos peces presa.

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El equipo descubrió que los compuestos bioactivos del veneno eran pequeñas proteínas conocidas como péptidos. Después de mudarse a los EE. UU. y asociarse con los estudiantes de posgrado de la Universidad de Utah, el Dr. Michael McIntosh y el difunto Craig T. Clark, Olivera y Cruz aprendieron que algunos de los péptidos del veneno reaccionaban de manera diferente en ratones que en peces y ranas. Resultó que en los mamíferos los compuestos estaban involucrados en la sensación de dolor, en lugar de la parálisis muscular.

“Había esta increíble mina de oro de compuestos”, dijo McIntosh en el video. Ahora es profesor y director de investigación de psiquiatría en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad de Utah.

El trabajo en un tipo de compuesto de los venenos, conocido como omega-conotoxina, condujo al desarrollo de un potente analgésico, la ziconotida, conocida comercialmente como Prialt.

Su trabajo sobre las conotoxinas también transformó la neurociencia. Otros científicos ahora están explorando la posibilidad de usar conotoxinas para tratar una amplia gama de enfermedades, incluidas la adicción, la epilepsia y la diabetes.

Cómo un percance de laboratorio condujo a una forma de corregir la visión

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El percance de laboratorio más famoso en la historia de la ciencia, cuando el moho contaminó una de las placas de Petri de Alexander Fleming, condujo al descubrimiento en 1928 del primer antibiótico: la penicilina.

Mucho menos conocido es el accidente de laboratorio que contribuyó al desarrollo de LASIK, un procedimiento con láser para corregir problemas de visión, incluida la miopía y la hipermetropía. Es un procedimiento que ha permitido a millones de personas en todo el mundo deshacerse de sus anteojos para siempre.

A principios de la década de 1990, Detao Du era estudiante de posgrado en la Universidad de Michigan en el laboratorio de Gérard Mourou, físico y profesor francés. Morou, junto con la física canadiense Donna Strickland, desarrolló una técnica óptica que produce pulsos de láser cortos e intensos que pueden perforar puntos precisos sin dañar el material circundante. Este descubrimiento le valió a Mourou y Strickland, profesor del departamento de física y astronomía de la Universidad de Waterloo en Canadá, el Premio Nobel de Física 2018.

(Desde la izquierda) El Dr. Ron Kurtz y Tibor Juhasz comercializaron la técnica LASIK para corregir la visión.

Una tarde, mientras trabajaba en el laboratorio, Du accidentalmente se levantó las gafas mientras alineaba los espejos de un láser de femtosegundo, entonces un tipo de láser muy nuevo que emitía un pulso de luz extremadamente corto. El globo ocular de Du captó un rayo perdido.

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“Vino a mi oficina muy preocupado. Tenía miedo de que cerraran el laboratorio”, dijo Morou, quien alentó a Du a ver a un médico.

Du fue tratado por el Dr. Ron Kurtz, entonces estudiante de medicina en prácticas en el Kellogg Eye Center de la Universidad de Michigan.

“Cuando dilatamos el ojo, lo que vi fue un número muy pequeño de quemaduras retinales muy precisas, lo que llamaríamos, en el centro de su retina”, dijo Kurtz en un video producido para los premios Golden Goose. “Tenía curiosidad por saber qué tipo de láser era este”.

Convencido de que podría tener una aplicación médica, Kurtz se reunió con el equipo de Morou y terminó investigando con Du, quien se había recuperado rápidamente de la lesión. Después de un año, presentaron sus hallazgos en una conferencia de óptica en Toronto en 1994. Allí, se encontraron y se unieron a un investigador que ya estaba investigando los láseres para corregir la visión llamado Tibor Juhasz, entonces científico investigador de la Universidad de California. En 1997, Kurtz y Juhasz fundaron IntraLase, una empresa que se centró en comercializar la técnica LASIK sin bisturí para la cirugía ocular correctiva.

Mourou dijo que nunca imaginó que su láser de precisión tendría aplicaciones más allá de la física. También le dio crédito al liderazgo de la universidad, quien, si bien insistió en mejores protocolos de seguridad, no cerró su laboratorio como temía. En cambio, los funcionarios financiaron parte de la investigación que condujo a la técnica de cirugía ocular correctiva.

“Se necesitó un accidente como este para crear un nuevo campo”, dijo Mourou, quien agregó que Du no sufrió efectos duraderos por su lesión.