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“La matemática aplicada siempre va de la mano con las necesidades de nuestras sociedades”

Valentina luza
[tiempo_lectura]

Jacobo Hernández es ingeniero químico y doctor en Materiales Avanzados y Nanotecnología. El profesor del Departamento de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad Católica de Temuco, y director del Magíster en Matemática Aplicada de la misma universidad, conversó con Ciencia en Chile sobre los avances de la ciencia aplicada, el uso de biomateriales para combatir infecciones bacterianas, y la matemática aplicada para la vida cotidiana. 

Por Celeste Skewes / Ciencia en Chile.-

Siendo ingeniero químico y doctor en Materiales Avanzados y Nanotecnología, usted trabaja en la frontera entre la física, química y las matemáticas, por otra parte, es escritor de poemas y cuentos cortos, ¿cómo surge su interés en estas diversas áreas?

Siempre fui un apasionado por la literatura y la ciencia. En la reflexión sobre cómo lograr combinar esas dos actividades, me pareció más conveniente la trinchera de la ciencia y desde allí ejercer también literatura. Intentar hacer ciencia desde la literatura me pareció menos viable.

Quizás desde el mundo contemporáneo, esta dualidad parezca algo romántica, pero en el Renacimiento los investigadores eran universales; el filósofo era astrónomo, poeta, matemático y médico. Esta figura del hombre renacentista siempre me sedujo, creo que es demasiado reductor definirnos por la profesión y una sola actividad en particular, somos mucho más que eso. Bajo este mismo orden de ideas, mi camino profesional también se ha inclinado hacia la multidisciplina e interdisciplina. Actualmente la ciencia se realiza con equipos multidisciplinarios que abarcan no solamente las diversas áreas del conocimiento, sino también nacionalidades, culturas, lenguas… Esta diversidad enriquece de la actividad científica y matemática en todos los sentidos.

¿Cuál es una de las grandes preguntas que la ciencia aplicada está concentrada en responder?

Actualmente uno de los temas prioritarios de la ciencia es el estudio y desarrollo de las vacunas, motivado evidentemente por la pandemia del COVID-19. En pleno siglo XXI aún hay bastante desconocimiento y miedos en relación a las vacunas, además que el movimiento antivacuna es sumamente perjudicial a la sociedad. Cómo obtener vacunas de forma más rápida, seguras y eficientes es sin duda una prioridad de los tiempos que corren.

Por otro lado, hace décadas que hay una constante miniaturización de los componentes electrónicos, de los chips en las computadoras, por lo que hoy estamos en las fronteras de la computación cuántica. Tanto es así que los ganadores del Premio Nobel de Física están en esa línea. También los avances en astronomía y en gravitación han sido sorprendentes, basta con apreciar las maravillosas imágenes del telescopio espacial James Webb.

En mi campo en particular, como ingeniero y como latinoamericano, estoy consciente de los problemas que tienen en común los países de la región, entonces, más allá de la ciencia teórica y los conceptos duros, me he enfocado en cuestiones más prácticas y resolución de problemas cotidianos. Esto es tanto por mi formación de ingeniero, como por la premisa de dónde vengo y dónde estoy.

En el campo de biomateriales, que es mi principal línea de investigación, se están desarrollando nuevos materiales compatibles con el cuerpo y que tienen diferentes aplicaciones terapéuticas para el tratamiento del cáncer o de regeneración de tejidos, por ejemplo. Además que también hay biomateriales que permiten el diagnóstico de diversas enfermedades. Como cada día la esperanza de vida es mayor, y si bien la población Chile y en general de Latinoamérica aún es considerada joven, en algunas décadas será prioritariamente de edad avanzada y estos materiales van a ser cada vez más demandados.

¿Cuál es el mayor aporte de la matemática aplicada para la sociedad contemporánea?

Las matemáticas son un universo y cada rama de las matemáticas es una galaxia, pero si nos enfocamos en las matemáticas aplicadas, éstas están presentes en nuestro día a día pues nos ayudan a modelar, predecir o simular diferentes fenómenos físicos, químicos, biológicos, entre otros. Volviendo al caso de los biomateriales, las matemáticas aplicadas nos ayudan, por ejemplo, a determinar la difusión de un fármaco desde un dispositivo que lo libera de forma contralada al torrente sanguíneo.

Desde nuestro Programa de Magíster en Matemáticas Aplicadas, se han desarrollado diversas tesis que aportan a la región. Por ejemplo, aquí en la ciudad de Temuco tenemos un problema grave de contaminación por el uso extensivo de la leña como calefacción y, a través de modelos matemáticos, Eduardo Mancilla egresado de nuestro magíster, pudo simular cómo se mueven las partículas contaminantes del aire en la ciudad. Otro trabajo destacable es el desarrollado por el egresado Lizandro García quien simuló las señales generadas por temblores en usuarios de celulares con la enfermedad de Parkinson. En el campo de la pedagogía, estudiantes de nuestro programa han realizado simulaciones numéricas sobre el rendimiento en sesiones de lluvia de ideas.

En general, las matemáticas aplicadas van de la mano siempre con las necesidades que van teniendo nuestras sociedades.

El año pasado finalizó un proyecto Fondecyt sobre el recubrimiento de implantes mamarios para pacientes con cáncer de mama ¿puede comentar sobre esto?

El cáncer de mama es el cáncer más común en mujeres las pacientes deben realizarse una cirugía llamada mastectomía, que es la remoción de las mamas. Por cuestiones de figura y autoestima, un gran porcentaje de pacientes que son sometidos a la mastectomía decide  colocarse implantes de silicona, procedimiento que se llama mamoplastia. Esta cirugía -al igual que todas las cirugías- implica un riesgo postoperatorio, en este caso los efectos más complejos son las infecciones bacterianas y la contractura capsular. Éste último ocurre cuando el organismo rechaza el implante y se forma un tejido duro a su alrededor, lastimando severamente a la paciente.

En el caso de pacientes sanas el porcentaje de problemas producto de la mamoplastia es mínimo, pero en una persona que ha pasado por un cáncer, su sistema inmunológico está muy bajo, por lo que los efectos colaterales van a ser sustancialmente mayores. Para reducir estos efectos postoperatorios de la mamoplastia en una paciente que pasó por un tratamiento contra el cáncer, lo que propusimos es un recubrimiento sobre la superficie de los implantes mamarios de biopolímeros de  ciclodextrina -moléculas de azúcares en formas de anillo que tienen la capacidad de formar complejos con fármacos-. De esta forma, el implante modificado permite la liberación controlada de fármacos y otras moléculas que ayudan a prevenir diversos riesgos postoperatorios ocasionados por la mamoplastia como lo son la contractura capsular, las infecciones bacterianas y eliminar cualquier resquicio de célula cancerígena sin afectar las células sanas.

Este proyecto fue multidisciplinario en el que participaron ingenieros, físicos, químicos, biólogos, y por supuesto, matemáticos. La egresada de nuestro programa del Magíster en Matemáticas Aplicadas, Javiera Salazar, desarrolló un modelamiento matemático para estudiar la difusión controlada de diversos fármacos a través de estos biopolímeros de ciclodextrina en los implantes mamarios. Parte de su trabajo ya fue publicado en la revista mathematics https://doi.org/10.3390/math10132171), y ahora Javiera está culminando una segunda publicación derivada de su proyecto de tesis en el magíster.

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