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Arnau Rabadán y Albert González, estudiantes de Ingeniería Técnica Industrial de la Universitat Politècnica de Cataluña (UPC)  e investigadores de la Fundación CIM; Sergi Vaquer, estudiante de doctorado y licenciado en medicina por la Universitat Autònoma de Barcelona, y Elisabet Cuyàs, doctoranda en bioquímica en la UAB —ambos investigadores del Instituto Municipar de Investigación Médica (IMIM-Hospital del Mar), participan en la 51 campaña de vuelos parabólicos de la Agencia Espacial Europea (ESA), que tienen lugar los días 3, 4 y 5 de noviembre para estudiar cómo cambia la interacción de los fármacos con las células en condiciones de microgravedad.

En el experimento, llamado ABCtr MicroG, los jóvenes investigadores estudiarán el comportamiento en microgravedad de unos agentes biológicos, los transportadores ABC, que son los responsables de depurar el interior de las células humanas de fármacos y de otros tóxicos.

Para poder efectuar el experimento, los estudiantes, apoyados por la Fundación CIM, centro tecnológico de referencia de la UPC en el campo de las tecnologías de la producción, han desarrollado un prototipo electromecánico capaz de llevar a cabo experimentos biotecnológicos en gravedad cero de forma automatizada. Las actividades de ingeniería, fabricación y puesta a punto para el vuelo han sido supervisadas por Felip Fenollosa, director adjunto de la Fundación CIM y profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UPC.

El desarrollo del prototipo ha contado con la colaboración de varias empresas, como Solvo Biotechnology, y con el patrocinio de Schneider Electric. La aportación de Schneider Electric, empresa líder en la actividad de automatización y control industrial, contempla prácticamente el 100% de los elementos electromecánicos y de control del equipamiento, con instalación de accionamientos servocontrolados, pantallas HMI, autómatas, motores paso a paso, así como la alimentación y protección en baja tensión del sistema.

Los resultados obtenidos en el experimento en microgravedad se compararán con los obtenidos en tierra en el Instituto Municipal de Investigación Médicas (IMIM- Hospital del Mar), de Barcelona, donde se ha desarrollado la parte biotecnológica del proyecto.

Los estudiantes de la UPC y de la UAB participan, junto con otros tres equipos de universitarios de Noruega, Alemania y el Reino Unido, en el programa Fly your Thesis! de la ESA para diseñar, construir y llevar a cabo un experimento científico en el espacio. El equipo catalán es el único grupo español escogido el pasado diciembre de entre los 16 finalistas (de un total de 30 grupos de investigación europeos) para participar en este programa, una oportunidad para estudiantes de doctorado y de máster de toda Europa para llevar a cabo un experimento científico en condiciones de microgravedad.

Para poder ser embarcado en el Airbus A300 ZERO-G, que despegará la semana próxima desde el aeropuerto de Bordeaux-Mérignac (Francia), el prototipo diseñado por el equipo catalán ha tenido que superar, en las instalaciones de Novaspace —la empresa encargada de la explotación del avión, filial del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia—, pruebas de resistencia mecánica, de seguridad eléctrica, de calentamiento y de control de la temperatura, entre otras, que se han llevado a cabo la semana anterior a los vuelos.

Los vuelos parabólicos surgieron como parte del entrenamiento de los astronautas y consisten en acelerar el avión ganando altura y reducir los motores al mínimo a lo largo de 20 segundos mientras se describe una parábola en caída libre. Durante estos 20 segundos se consigue, dentro de la cabina, unas condiciones próximas a las de la ausencia de gravedad. Estas maniobras se repiten hasta 30 veces seguidas por vuelo, de manera que los investigadores, a lo largo de los tres vuelos que dura una campaña, tienen la oportunidad de experimentar con la microgravedad durante un periodo de tiempo considerable (30 minutos aproximadamente).

El experimento, coordinado por el investigador Sergi Vaquer y llamado proyecto ABCtr MicroG, estudiará el comportamiento en microgravedad de unos agentes biológicos, los transportadores ABC, que son los responsables de depurar el interior de las células humanas de fármacos y de otros tóxicos. Para conseguirlo, los investigadores de la UPC y de la UAB han desarrollado un protocolo especial para poder medir de manera muy precisa la actividad de estas moléculas a lo largo de los 20 segundos que dura la microgravedad en cada una de las 30 parábolas de un vuelo parabólico.

La parte técnica del experimento, realizada en la Fundación CIM a cargo de Arnau Rabadán, ha consistido en diseñar un mecanismo que mezcla en el interior de una jeringa energía química en forma de ATP (trifosfato de adenosina) con los transportadores ABC, que activarán una reacción química. Todo eso tiene que llevarse a cabo a una temperatura de 37 ºC, igual que la del cuerpo humano. Transcurridos 20 segundos, el sistema introduce en la jeringa un líquido que enfría la mezcla y detiene la reacción para que no se vea afectada durante los periodos de gravedad normal, y el experimento se repite en la siguiente parábola.

El mecanismo se rige por un sistema de control electrónico de alta precisión, ya que se tienen que delimitar exactamente las condiciones del experimento y la cantidad de líquidos inyectados. El sistema de control incluye elementos que actúan, como el motor que impulsa las jeringas, y otros que supervisan, como los sensores que rigen la temperatura de la jeringa donde se realiza la mezcla.

Los resultados serán de utilidad para mejorar los tratamientos médicos de los astronautas, pero también ayudarán a comprender mejor los mecanismos de asimilación de los fármacos en general y los mecanismos de acción de los transportadores en enfermedades como el cáncer y el sida.

El proyecto está patrocinado por Schneider Electric, IMIM, Fundación CIM, Interempresas, Solvo Biotechnology, TecniSample, Lloveras, Caixa d’Enginyers, Universitat Autònoma de Barcelona, Universitat Politècnica de Catalunya, Colegio de Ingenieros Técnicos Industriales de Barcelona.

Sergi Vaquer ha trabajado como médico en la Oficina de Apoyo Médico de Tripulaciones del Centro Europeo de Astronautas de la ESA en Colonia, Alemania, y actualmente es médico residente del Hospital Parc Taulí de Sabadell (adscrito a la UAB) e investigador del Instituto Municipal de Investigación Médica (IMIM-Hospital del Mar).

Arnau Rabadán estudia Ingeniería Técnica Industrial (especialidad Mecánica) en la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona (EUETIB) de la UPC, y basará su proyecto de fin de carrera en el equipamiento científico de este experimento. Actualmente, tiene concedida una beca de investigación en la Fundación CIM, dedicada a desarrollar equipamientos científicos.

Elisabet Cuyàs estudia el doctorado de Bioquímica en la Facultad de Ciencias de la UAB y es investigadora del grupo de investigación clínica en farmacología humana y neurociencias del IMIM-Hospital del Mar.

Albert González estudia Ingeniería Técnica Industrial (especialidad Eléctrica) en la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de Barcelona (EUETIB) de la UPC, y basará su proyecto de fin de carrera en la electrificación y la automatización del equipamiento científico de este experimento. Actualmente, tiene concedida una beca de investigación en la Fundación CIM.

Felip Fenollosa, director adjunto de la Fundación CIM y profesor asociado del Departamento de Ingeniería Mecánica de la UPC ha supervisado las actividades de ingeniería y fabricación.