Investigaciones científicas que buscan soluciones a problemas de los tripulantes de naves espaciales de la NASA
Desde el centro del país en la Universidad de Puerto Rico en Cayey se desarrollan un sinnúmero de investigaciones que involucran a la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio, así como áreas de la salud
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Cayey.- En la Universidad de Puerto Rico en Cayey se trabaja al momento en investigaciones innovadoras que tocan desde áreas de la salud hasta la exploración espacial en colaboración con la NASA.
Proyectos como el desarrollo de biosensores, sistemas avanzados para la recuperación de agua y CO2 en misiones espaciales, el uso de algas marinas en el tratamiento del trastorno de ansiedad, y la creación de materiales a nanoescala prometen avances significativos en diversos campos científicos y tecnológicos.
A continuación, cinco investigaciones científicas únicas del recinto de Cayey de la UPR:
Modelado, simulaciones y teoría computacional en la salud
Junto a los recintos de Río Piedras y Mayagüez, la UPR en Cayey integra el Centro de Recursos para Ciencias e Ingeniería (RCSE, por sus siglas en inglés), un conglomerado que opera con fondos externos de múltiples agencias federales para el desarrollo, desde la ciencia y la tecnología, de propuestas educativas, investigativas e innovadoras.
Mediante el RCSE, UPR Cayey estableció LaMoSiTe, un laboratorio de modelado, simulaciones y teoría que se centra en el uso de recursos computacionales y conocimientos de matemáticas, física y química para crear simulaciones.
"(Las simulaciones) sirven como guía para los experimentalistas. Necesitan depurar información, y es bien difícil realizarlo en un laboratorio", sostuvo el doctor Juan López Encarnación, un físico matemático.
López Encarnación, quien es docente en la UPR Cayey desde hace una década, destacó que el recinto desarrolló biosensores integrables en ropa o dispositivos como SmartWatches para el monitoreo de condiciones como el colesterol y problemas cardiovasculares. El equipo trabaja actualmente en el diseño de estos sensores desde cero.
Dentro del proyecto, hay tres grupos de investigación y la UPR Cayey está a cargo del desarrollo de materiales para las baterías que alimentan estos dispositivos.
Eliminación de CO2 y la recuperación de agua en misiones espaciales
Desde el recinto cayeyano se propone mejorar el sistema de recuperación de agua y dióxido de carbono de los tripulantes de naves espaciales de la NASA mediante la selección de una amina terciaria óptima como soluto de extracción.
Se trata de un sistema liviano que combina la filtración o purificación de agua (en este caso orina) mediante ósmosis directa –técnica que utiliza presión osmótica entre una solución muy concentrada y otra más diluida para conseguir la difusión del agua desde un lado a otro– y reutiliza el CO2 (dióxido de carbono) exhalado por los tripulantes de NASA en ambientes cerrados, como las cabinas de naves espaciales, evitando el uso de presiones externas o apeligrar la vida humana por la retención de este gas.
"La tecnología tiene que ser renovada. porque estamos hablando de durar dos o tres meses en el espacio hasta años, probablemente", explicó López Encarnación, coinvestigador del proyecto.
Sin embargo, el físico matemático señaló que el sistema utiliza moléculas de aminas terciarias, las cuales pueden ser tóxicas. Por tal razón, el equipo investigativo desarrolla simultáneamente un modelo de toxicidad que, a su vez, garantiza la seguridad del consumo del agua purificada mediante el sistema de recuperación
Dicho proyecto está reconocido por la Dirección de Exploración Humana y Operaciones, bajo la división de Sistemas Avanzados de Exploración de NASA.
CO2 como compuesto para moléculas
También bajo la mentoría de López Encarnación, se investiga y trabaja en la UPR en Cayey con cómo usar el CO2 para el desarrollo de materiales que puedan capturar, y simultáneamente almacenar, dicho componente.
"Implica convertir el CO2 en otra molécula que sea más útil y que podamos utilizar. Y para eso se utilizan técnicas de catálisis y otras técnicas de química que permiten convertir el CO2 en otro tipo de molécula menos tóxica o de mayor utilidad en los viajes que van a hacer", abundó.
Además del componente de filtración de agua, hay un componente de energía. El equipo investigativo desarrolla baterías de alta capacidad y durabilidad -para ser usadas a largo plazo sin cargar- en los viajes espaciales.
Este proyecto forma parte del ecosistema de NASA's MUREP (Minority University Research and Education Project) Institutional Research Opportunity.
Materiales a nanoescala
El doctor Danilo Barrionuevo Diestra, mientras, lidera dos proyectos en la esfera de la física matemática. Una de las propuestas trabaja con el mejoramiento del sistema de comunicaciones que utiliza NASA, dando paso al desarrollo de la estructura de una computadora neuromórfica. En otras palabras, una tecnología con las capacidades del cerebro humano.
"No puedo desde (la Tierra) anticipar cierta velocidad, porque tal vez (en el espacio) llegará la señal un poco más tarde. Claro, para ello el (cohete) tiene sensores de altura, velocidad. El sensor necesita un procesador, para saber entonces con qué velocidad bajar y hasta dónde", contextualizó.
Barrionuevo Diestra resaltó que el procesador de la computadora neuromórfica debe ser rápido y de gran almacenamiento. "Los tripulantes van a tomar fotos, están analizando nuevos materiales, así que hay muchos datos que tiene que enviar".
La propuesta encabeza tres áreas de investigación: la memoria, baterías sólidas y sensores de gases. Mediante estos enfoques, se realizan avances en el desarrollo de computadoras de alta capacidad; la implementación de baterías sólidas, que prometen mayor seguridad y eficiencia para las distintas aplicaciones; y la creación de sensores de gases más sensibles y rápidos, con potencial para mejorar la salud pública detectando contaminantes como el CO2, en áreas altamente contaminadas.
Algas marinas contra la ansiedad
Entretanto, según el doctor en neurobiología, Ricardo Chisea, el principal tratamiento farmacológico o medicamento para el trastorno de ansiedad son`las benzodiazepinas. Sin embargo, su uso constante y consistente puede provocar dependencia.
En busca de una alternativa, Chisea y su equipo de investigadores interdisciplinario busca descubrir y desarrollar farmacoterapia alternativa identificando compuestos bioactivos en algas de las costas de Puerto Rico que tengan capacidad de disminuir la ansiedad y los desórdenes de ansiedad a largo plazo.
"Se ha encontrado una diversidad de compuestos (en las algas) con propiedades antibacterianas, antivirales, antinflamatorias y neuroprotectoras (con) la capacidad de disminuir respuestas de miedo y potenciar los neurotransmisores que (reducen) la ansiedad", sostuvo el profesor del Departamento de Biología del recinto.
Asimismo, Chisea resaltó que en el diseño de medicamentos para tratar ambos trastornos usualmente emula estructuralmente las moléculas que existen en la naturaleza.