24.09.2020 - Johannes Gutenberg-Universität Mainz

Danila Barskiy recibe el premio Sofja Kovalevskaja para desarrollar dispositivos espectroscópicos portátiles de bajo costo

Nuevos enfoques para promover el uso de la espectroscopia de resonancia magnética nuclear para el análisis en química, biología y medicina

El trabajo diverso de los físicos de Maguncia en el campo de la resonancia magnética nuclear está siendo impulsado por un nuevo enfoque altamente orientado a la aplicación: En octubre de 2020, la Dra. Danila Barskiy se unirá a la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia para crear un grupo centrado en la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN), con el objetivo de explorar enfoques que no requieran campos magnéticos para aplicaciones químicas, biológicas y médicas. Para ello, ha sido galardonado con un premio Sofja Kovalevskaja por valor de 1,6 millones de euros por la Fundación Alexander von Humboldt. "Estamos muy contentos de que Danila Barskiy y su investigación hayan sido honrados de esta manera. Su trabajo no sólo abarca aspectos nuevos e inexplorados anteriormente, sino que también complementa de manera excelente la investigación que ya estamos llevando a cabo aquí en Maguncia", dijo el profesor Dmitry Budker, anfitrión de Barskiy en el Instituto de Física de la JGU y en el Instituto Helmholtz de Maguncia (HIM).

La espectroscopia de resonancia magnética nuclear es una técnica analítica estándar utilizada para estudiar la estructura y la dinámica de los materiales y los objetos vivos. Con su tecnología hermana, la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), la espectroscopia de RMN se utiliza en la química orgánica, la bioquímica y la medicina, y los fluidos se posicionan particularmente bien para este tipo de análisis. Sin embargo, la espectroscopia de RMN está llegando a sus límites: Debido a la débil interacción entre los núcleos atómicos y el campo magnético aplicado, las señales producidas por los núcleos activos de la RMN suelen ser extremadamente bajas y, por lo tanto, requieren campos magnéticos altos para su detección. Esto descarta la posibilidad de desarrollar dispositivos portátiles de punto de atención, entre otras cosas.

Los investigadores pretenden desarrollar dispositivos de RMN compactos y portátiles

El ganador del premio Sofja Kovalevskaja, el Dr. Danila Barskiy, lleva unos diez años buscando formas de mejorar la espectroscopia de RMN, más recientemente en la Universidad de California, Berkeley, desde donde hará la transición a Maguncia. Está buscando varios enfoques con el objetivo de diseñar dispositivos de RMN compactos y portátiles que, en última instancia, serán tan pequeños como un chip y asequibles para amplios mercados analíticos. Según Barskiy, el problema es el siguiente: "A pesar de las mejoras realizadas, la mayoría de los sistemas de RMN todavía no son compactos porque necesitan la intensidad de campo de varios Tesla para distinguir entre las firmas químicas en un espectro de RMN".

El nuevo grupo interdisciplinario de Barskiy se centrará en el desarrollo de sensores de RMN miniaturizados y portátiles. Estos sensores emplearían el principio de resonancia magnética de campo cero a ultra-bajo, o RMN ZULF para abreviar, usando magnetómetros de bombeo óptico que no requerirían ningún campo magnético fuerte. Además de las aplicaciones en la investigación química y biomédica, tales sensores podrían encontrar uso para detectar desórdenes metabólicos en una etapa temprana.

Al dirigir un grupo de trabajo en Maguncia, Barskiy también quiere desarrollar hiperpolarizadores para espectrómetros de RMN de mesa. La hiperpolarización mejora la alineación de los espines nucleares en una muestra, amplificando así sus señales de RMN. El científico predice que pronto se dispondrá de hiperpolarizadores específicos para aplicaciones en dispositivos de RMN de mesa y que tendrán aproximadamente el tamaño de una máquina de café. Y con un aparato de RMN de mesa, será posible realizar análisis altamente sensibles de combustibles, biofluidos como la sangre o la orina, y extractos de alimentos. "Esto democratizará la espectroscopia de RMN al proporcionar acceso a un público más amplio y acelerará el progreso tecnológico en los países en desarrollo", subrayó Barskiy.

La colaboración de muchos años con expertos de la UC Berkeley prepara el camino para nuevas investigaciones

Esto representa otro resultado positivo de la colaboración entre la Universidad de California en Berkeley, en particular el laboratorio del profesor Alexander Pines, y el grupo de Maguncia dirigido por el profesor Dmitry Budker. "Hemos trabajado muy productivamente con el profesor Pines y su equipo, incluyendo al Dr. Barskiy, durante muchos años y hemos desarrollado juntos la RMN del ZULF", dijo Budker. "Danila Barskiy fue una de las primeras en reconocer la importancia de esta investigación en el contexto biológico y médico". Budker señala que los planes de Barskiy encajan perfectamente con el trabajo que se está llevando a cabo en Maguncia, que también se está llevando a cabo como parte de la Red de Entrenamiento Innovador Marie Curie del ZULF NMR de la Unión Europea junto con otros socios europeos.

Danila Barskiy estudió en la Universidad Estatal de Novosibirsk y obtuvo un doctorado en química física por sus investigaciones en el Centro Internacional de Tomografía (ITC SB RAS). En 2015, comenzó a trabajar como postdoctorado en la Universidad de Vanderbilt en Nashville, Tennessee, y posteriormente se unió al equipo del profesor Alexander Pines en la Universidad de California, Berkeley en 2017. "Las condiciones en Maguncia son únicas para mí. Las colaboraciones planeadas y los recursos disponibles encajan perfectamente con los proyectos que estoy llevando a cabo. Gracias al Premio Sofja Kovalevskaja, no sólo puedo iniciar una carrera de investigación independiente, sino que se promueve la investigación multidisciplinaria en Alemania en su conjunto", subrayó Barskiy.

La Fundación Alexander von Humboldt otorgó el Premio Sofja Kovalevskaja 2020 a ocho talentos internacionales de la investigación con edades comprendidas entre 29 y 36 años. Se trata de uno de los premios de investigación mejor dotados de Alemania y proporciona a los jóvenes investigadores capital de riesgo para proyectos innovadores en una etapa temprana de sus carreras. Realizan investigaciones durante un máximo de cinco años en universidades e instituciones de investigación alemanas y crean sus propios grupos de trabajo en los institutos que los acogen. El premio está financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania (BMBF).

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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