lunes, 8 de junio de 2015

Cálculos renales y el mito de las espinacas de Popeye

He tenido tres (casi cuatro) episodios de cálculos renales en mi vida y espero haber completado el cupo. Es verdad que, una vez pasado el primero, he podido comprobar en los siguientes que el miedo a un dolor desconocido introduce un plus adicional al dolor real que uno sufre. En los siguientes episodios, la situación ha estado más controlada por mi parte y no llegué a las dosis de angustia que sufrí en el primero cuando, ante tan inhabitual dolor, no sabía dónde colgarme. Menos mal que uno es comadrón consorte y puede beneficiarse (pocas veces) de la situación. En todos los episodios, mi chica me ha solucionado la urgencia con una inyección en vena de buscapina, un logro de la Química, la misma que utilizaba en sus tiempos de partera de Hospital para facilitar el proceso de dilatación en una embarazada a punto de caramelo.

Como químico en activo, una de mis obsesiones trás el mencionado primer episodio fue que los cálculos expulsados se analizaran. Resultaron ser de oxalato, las sales que forma el ácido oxálico con elementos como el hierro, el calcio, el aluminio y similares. Y sobre el oxálico y algunas otras de sus derivadas va esta entrada. Para los que recordéis algo de Química, el oxálico es un diácido orgánico de estructura muy sencilla, constituido por dos grupos carboxilo unidos entre sí: HOOC-COOH. Se trata de un sólido blanco, cristalino y soluble en agua. Sus sales u oxalatos también forman cristales, como los de esta foto obtenida por microscopía, donde se aprecia lo puntiagudo de sus formas, lo que añade un elemento sádico adicional a la tortura del pobre enfermo renal al tratar de expulsarlos. Pero alrededor del oxálico se pueden contar bastantes historias curiosas y una de ellas tiene que ver con el Popeye de la niñez de los que ya somos veteranos.

Cuando nuestro organismo anda carente de hierro caemos enfermos con una anemia. Pero restringir al hierro la labor de que los glóbulos rojos funcionen como un reloj es subestimarlo. Interviene en la síntesis del ADN, ayuda a eliminar radicales libres, mientras que su carencia genera también desarrollos cerebrales más lentos. Una persona necesita unos 14 mg de hierro diario (las mujeres más que los hombres) y casi todo el mundo se sabe una lista de alimentos que, en principio, son ricos en hierro (el hígado, las espinacas de Popeye, las pasas, etc.). Aunque lo de las espinacas es algo más complicado de lo que parece y bien merece un comentario al hilo del libro que ando leyendo a salto de mata y que se titula 100 Chemical Myths, escrito por cuatro profesores húngaros y editado por Springer.

En primer lugar está el asunto del "alto" contenido en hierro de las espinacas, que es una de las grandes leyendas urbanas sobre las sustancias químicas en alimentos. Las espinacas contienen ciertamente bastante más hierro que otros vegetales. Pero menos, por ejemplo, que las lentejas. Y sobre el porqué de esa identificación de las espinacas y el mucho hierro, hay en la literatura, y en la red, abundante información que ha dado lugar a una curiosa polémica, que sólo recientemente parece haberse resuelto. Es bastante corriente encontrar en esos foros que la alta relación hierro/espinacas se basa en un dato erróneo proporcionado por unos investigadores alemanes a finales del siglo XIX, en donde corrieron la coma un lugar y adjudicaron a las espinacas un contenido en hierro diez veces superior al que realmente tienen. Pero esa historia ha resultado un mito, pues nadie ha conseguido dar con el trabajo (o trabajos, que hay más de una versión) en cuestión. Más documentado está otro trabajo de unos investigadores americanos, publicado en 1934, en el que asignaban a las espinacas un contenido en hierro 20 veces superior al que realmente tienen (y que es de unos 3 miligramos por cada ración de 100 gramos de espinacas). Y resulta que la primera viñeta de Popeye se publicó el 3 de julio de 1932, dos años antes de que esos investigadores metieran la pata. Así que no parece que el dibujante de nuestro héroe quisieran promocionar las espinacas sobre la base de su contenido en hierro, sino como parte de una campaña que estaba teniendo lugar en los USA para que los niños comieran más verduras, algo que no parece haber dado muy buenos resultados, ochenta años despues.

De hecho, los que han investigado cuidadosamente todos los comics y dibujos animados de Popeye han constatado que, en ninguno de ellos, aparece una mención expresa a la relación espinacas/hierro. Y, para mas inri, está la interferencia que el ácido oxálico arriba mencionado hace en la asimilación del hierro por parte de nuestro organismo. Aunque las espinacas contengan esos 3 mg de hierro por cada 100 g de ellas, contienen también cantidades mucho mayores del citado ácido oxálico (hasta 600 mg por 100 g). Y resulta que uno y otro se contraponen en lo que a la asimilación de hierro en el organismo se refiere. De hecho, por efecto del oxálico presente, sólo el 5% del hierro ingerido es asimilado por nuestro organismo para los usos en los que lo necesitamos. Así que Popeye, cual Obélix, sacaba su fuerza de alguna otra pócima maravillosa. Por mucho que se empeñe mi suegra, a la que le sigue encantando proponerme un buen plato de espinacas “porque tienen mucho hierro”, no debemos esperar casi nada de ellas: un poco de proteína y un poco de vitamina C, si la pobre ha resistido las temperaturas de la cocción. Pero uno no debe nunca intentar catequizar a una suegra seguidora de Arguiñano. Es misión imposible. Sólo me he librado parcialmente de la fiebre espinaquil gracias a mis piedras renales, usando el irrefutable argumento de que poco me debe querer como yerno si quiere someterme, otra vez, a la tortura de los lacerantes cristalitos.

Otra curiosa historia gastronómica del oxálico tiene que ver con el ruibarbo. No es un vegetal que por aquí estimemos mucho, pero si introducimos en Google rhubarb pie nos aparecerán cientos de miles de entradas dedicadas a recetas de esos característicos pasteles que los ingleses llaman pie (se pronuncia pai) y por los que no siento predilección alguna. En lo que se refiere a la cocina, siempre he pensado que los hijos de la Gran Bretaña lo mismo plantan que descepan (frase riojana que me parece toda una declaración de principios).

El caso es que el ruibarbo tiene oxálico hasta en las orejas y adquirió muy mala fama durante la Primera Guerra Mundial donde, ante la acuciante necesidad de llevarse algo al coleto, los británicos comenzaron a comer ruibarbo como verdura. Los efectos menos perniciosos se cifraron en frecuentes diarreas, consecuencia de la reacción del organismo ante la toxicidad del oxálico contenido tanto en las hojas como en las raíces del ruibarbo pero, fundamentalmente, en las primeras. Según cuentan las crónicas también se produjeron algunos fallecimiento aunque, la verdad, no se qué pensar. La Dosis Letal al 50% (LD50), obtenida a partir de experimentos con ratones, es de unos 25 gramos de oxálico para una persona de 70 kilos. Y ello implicaría comerse varios kilos de ruibarbo de una sentada. Así que, o las ratas aguantan mucho el oxálico o algunos británicos son un poco flojos al respecto. Lo que está claro es que la acción perniciosa del oxálico se debe a que hace descender de forma dramática el contenido en calcio de la sangre, al formar oxalato cálcico (el mismo de mis piedras) que precipita en forma sólida. No estoy del todo seguro, pero creo que es también el mismo oxalato que se forma en la receta favorita de mi suegra, espinacas con bechamel que, al menos en mi boca, proporciona una sensación algo pulverulenta que no parece corresponder ni con la verdura ni con la bechamel en estado puro. Ese oxalato cálcico se formaría como un precipitado por la reacción del ácido oxálico de las espinacas con el calcio de la leche de la bechamel. Como dice abajo Flatólogo, que me ha hecho ver lo inadecuado de la frase final que originalmente escribí en esta entrada, eso hace que las espinacas así comidas sean inofensivas para mi riñón. Pero eso no se lo digáis a mi suegra….

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jueves, 4 de junio de 2015

Artículos científicos tipo Bella Durmiente

Contaban hoy mismo, en la información que recibo regularmente de la American Chemical Society (ACS), que un Grupo de la Universidad de Indiana publicará próximamente en la revista PNAS [doi/10.1073/pnas.1424329112] un curioso trabajo sobre artículos científicos antiguos que, tras un periodo de tiempo relativamente largo en el que casi nadie ha reparado en ellos, han adquirido especial relevancia de modo repentino, merced a diversos avatares de la actividad científica ordinaria. A esas viejas contribuciones científicas, los autores del artículo los han bautizado como Sleeping Beauty papers in Science, una denominación ciertamente sugerente que yo he traducido en el título de esta entrada.

Los autores del artículo en PNAS han diseñado un algoritmo para clasificar la importancia del despertar de esas publicaciones, en el que han tenido en cuenta el número de años en los que el artículo ha dormitado en el más absoluto (o casi) de los olvidos, el año de su brusca reaparición, el número de citas desde entonces, amén de otra serie de parámetros que les han conducido a establecer un ranking entre los más de 22 millones de artículos que han evaluado con dicho algoritmo, abarcando todos los campos de las Ciencias Naturales y Sociales y publicados en el último siglo. Y entre los resultados relevantes, para químicos como un servidor, es que siete de los que aparecen entre los quince primeros tienen mucho que ver con la Química en general y con la Química Física en particular.

Además, en los lugares cuarto y noveno aparecen dos artículos que, al final, han acabado casi siempre citados conjuntamente y que mis colegas y yo hemos referenciado en los últimos años varias veces. Se trata de un artículo de R.N. Wenzel del año 1936 y otro de A.B.D. Cassie y S. Baxter del año 1944. Ambos han "despertado" cual Bella Durmiente en torno a los años 2002/2003, como consecuencia de la pujanza de la Nanociencia y la Nanotecnologia y, entre otras cosas, de la necesidad de explicar un fenómeno del que ya hablé hace tiempo en este Blog y que se suele conocer como el efecto Flor de Loto.

En nuestras actividades diarias estamos acostumbrados a ver que las gotas de agua que se forman sobre determinadas superficies suelen estar más o menos aplanadas sobre ellas. Pero también (y cada vez más) estamos viendo otras superficies, como las de las telas de paraguas, las prendas deportivas especialmente diseñadas para ambientes adversos o los sellantes de siliconas empleados en cocinas y baños, sobre las que las gotas de agua formas gotas casi esféricas. En esos casos, hablamos de superficies hidrófobas o superhidrófobas, dependiendo de cuánto se acerque la gota a la esfericidad perfecta. Sería ya entrar en demasiados detalles el contar que los químicos evaluamos esa propiedad con aparatos que miden el denominado ángulo de contacto, aunque, de manera suave, eso está ya explicado en la entrada arriba mencionada.

En realidad en este, como en otros casos (véase la entrada anterior sobre el adhesivos de los mejillones y percebes), los humanos no hemos hecho sino copiar pautas exhibidas en la Naturaleza, donde existen diversos ejemplos de plantas y animales que presentan ese comportamiento hidrófobo. El ejemplo más conocido es el de la mencionada Flor de Loto, en la que las gotas que quedan sobre sus hojas son prácticamente esféricas, lo que hace además que con un pequeño movimiento de las mismas, provocado en muchos casos por el viento, la gota pueda rodar, eliminando asi una humedad permanente, dañina para la hoja y, de paso, arrastrar partículas de suciedad existentes en la misma (efecto autolimpiable).

Y ahora llegamos a la conexión con los artículos tipo Bella Durmiente. Hoy sabemos que cuando una gota de agua se coloca en una superficie ideal, no rugosa, lisa y químicamente homogénea, la gota no puede llegar más allá (incluso en materiales especiales como los polímeros que contienen flúor), de un cierto nivel de esfericidad. Ese nivel es más bajo que el que se da en otras superficies y, concretamente, en la flor de loto y otras especies. Aunque a vista de ojo con presbicia, como el de este vuestro autor favorito, esas hojas parecen presentar una superficie aparentemente lisa, pero el microscopio electrónico revela que las mismas presenta una rugosidad a nivel nano y micrométrico que, finalmente, hemos comprendido que es la responsable de esa alta cuasi-esfericidad de las gotas de agua que se forman sobre ellas.

Cuando una gota de agua se coloca en una superficie rugosa, se pueden dar dos situaciones extremas (ver la imagen que ilustra esta entrada).  En la primera de ellas, la gota puede quedar suspendida sobre las cimas de la rugosidad y, en ese caso, su comportamiento puede explicarse mediante el modelo de Cassie-Baxter, uno de los artículos Bella Durmiente. En el otro extremo, la gota de agua penetra en las rugosidades de la superficie y está definida matemáticamente por otra Bella Durmiente, el modelo de Wenzel. En la Naturaleza (la vida es siempre muy complicada) se dan situaciones intermedias, donde parte del agua penetra en las rugosidades y otra parte queda suspendida en las mencionadas cimas. No viene al caso, tampoco, el que os explique cómo determinamos los químico-físicos cuál es la mayor o menor proximidad de una determinada superficie al comportamiento según uno u otro modelo.

Lo que queda claro es que los que hemos andado jugando con estas cosas durante los últimos años, hemos sido una especie de príncipes que con nuestros "ósculos" hemos despertado a las "Bellas Durmientes" que escribieron Wenzel por un lado y Cassi y Baxter por otro.

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jueves, 28 de mayo de 2015

De percebes, mejillones y adhesivos

Hace ahora más de nueve años  escribí una entrada sobre el SuperGlue. Entrada que podría reeditar ahora ya que casi nadie se la habrá leído, dados los pocos lectores que entonces tenía. Al inicio de esa entrada, y dado que iba de adhesivos, me hacía eco de un artículo  de un Grupo americano [Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 448]  en el que parecían haber puesto al descubierto parte de los secretos de mejillones, percebes y otras especies a la hora de adherirse con su característica firmeza a las rocas bañadas por el mar. Desde entonces he seguido con interés el asunto y hace unas semanas, el amigo Fernando Cossío (que no sé cómo saca tiempo para acordarse de mi) me mandaba un artículo de Nature en el que se hacían eco de los últimos avances en la comprensión de este adhesivo natural que muchos tratar de imitar.

De bivalvos como los mejillones sabe mucho mi ex-Rector, Iñako Pérez-Iglesias, aunque creo que su especialidad como fisiólogo animal son los berberechos. Así que al hilo de la mención a ambos colegas, y amigos, aprovecho la ocasión para recomendaros el Curso de Verano que, como todos los años, organizan ambos desde sus puestos directivos en Ikerbasque y en la Cátedra de Cultura Científica de la Universidad del País Vasco. Este año las fechas son entre el 8 y el 10 de julio.

En la entrada arriba mencionada, yo hacía referencia a que el mencionado grupo americano parecía tener ya claro, en aquel entonces, que estas especies deben su pertinaz adherencia a todo tipo de superficies a un proceso en el que que se ven envueltas proteínas que tienen insertados en su estructura grupos de 3,4 dihidroxifenil alanina (DOPA). También habían descubierto ya el concurso en el proceso de iones de algunos metales como el hierro, el zinc o el cobre, una participación que avalaba el hecho de que las concentraciones de estos iones en las zonas que actúan como adhesivo pueden ser hasta 100000 veces más altas que las que se dan en el medio marino circundante. Estudios posteriores del mismo grupo han mostrado que es el Fe (III) el que tiene un papel fundamental en el proceso que transforma la proteína modificada con DOPA en lo que los químicos llamamos un polímero reticulado, algo parecido a lo que ocurre cuando el SuperGlue se saca de su tubo y se pone duro en contacto con la humedad ambiental o de nuestro dedo.

Desde entonces, mucha gente ha tratado de reproducir la estructura del material que constituye la base del potente adhesivo de estos bichos. Obtenerlo directamente de ellos no es operativo porque implicaría tratar con muchos especímenes. Por otro lado, no es posible extraerlo de las zonas en las que el propio adhesivo está ya en contacto con una superficie, porque el término reticulado que he empleado anteriormente implica que ese material no se puede disolver con disolventes para así extraerlo.

Así que otros Grupos han tratado de sintetizar estructuras parecidas a las de la proteína modificada con DOPA, aunque los resultados no han sido excesivamente prometedores hasta el momento, al no poder reproducir las excelentes propiedades de adhesión y resistencia mecánica de los adhesivos de nuestros amigos los percebes y mejillones. Pero en el artículo que me mandaba Cossío, se hacía mención a que el propio Grupo al que vengo citando en este post, ha conseguido un adhesivo basado en un copolímero de estireno y 3,4 dihidroxi estireno que, además de tener resonancias de la estructura de la DOPA, da lugar a un material reticulable, gracias al concurso de diversas sales inorgánicas, con excelentes propiedades de adhesión, material que los autores han corrido a patentar.

Pero la lectura de otros artículos del mismo Grupo, más técnicos que el de Nature arriba citado, me han hecho apreciar que hay una diferencia sustancial con el adhesivo de los mejillones. En ningún caso se menciona en esos artículos que el proceso de adhesión pueda llevarse a cabo en presencia de agua, como ocurre en las rocas a las que nuestros amigos se adhieren. Y si no se menciona es casi seguro que no funciona en esas condiciones drásticas. Así que todavía no hemos desentrañado del todo el secreto de percebes y mejillones. Continuará...

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lunes, 11 de mayo de 2015

Cosas de Pepsi y más..

¡Que no cunda el pánico!. Que por ahora no me he muerto. Tengo en mi buzon de entrada del email varios mensajes de amigos y seguidores del Blog preocupados porque parece que ando missing las últimas semanas, tanto en esta bitácora como en mi cuenta de Twitter. Pero es que tengo razones diversas para esta ausencia. El Curso anda dando los últimos estertores y hay mucho que evaluar cuando uno está metido en las "nuevas" tecnologías docentes, con un toque de espíritu boloñés. Y también tengo que mejorar mi swing golfístico, ahora que parece que la lluvia nos da una tregua y los días son largos. Y, lo que es más importante, tengo una auténtica duda filosófica sobre lo que hacer con estas entradas. No estoy pensando en dejar de escribir, porque me gusta, pero medito sobre hacer algunos cambios. Que lo de batallar con la Quimiofobia ya me cansa.

Y a los hechos me remito. Las últimas semanas han sido pródigas en noticias que demuestran que estamos perdiendo claramente la batalla. Algo parece no funcionar. Organizaciones de corte europeo que regulan (ver página 13) que en la ganadería "ecológica" vale más dar homeopatía a los bichos que preparados con todas las bendiciones veterinarias. Al amigo JM Mulet casi lo fostian en la Universidad de Córdoba en La Argentina por decir lo que tiene que decir desde su óptica de investigador contrastado y Pepsi ha decidido que los clientes parecen abandonarle porque usa aspartamo en sus preparados sin azúcar. Y opta por sacudirse de encima el aspartamo y se pasa a la sucralosa.

Sus angelitos del marketing no tienen ni repajolera idea de lo que les espera. La sucralosa tiene CLORO y ya se sabe que el cloro es malo (PVC, capa de ozono, etc.). Aunque sea el mismo cloro que viene consiguiendo, desde hace más de un siglo, que nuestra agua potable sea eso, potable, y no contenga todo tipo de bichos que se afanen contra nuestra salud intestinal. El mismo cloro del cloruro sódico (la sal de común), un potenciador de sabor, pero que nos puede matar si nos pasamos, y que ahora nos venden con todo tipo de marketings decorados: sal en láminas o Maldom, sal de Añana (muy del país ella), sal del Himalaya antes del terremoto, sal con flores mediterráneas. El mismo cloruro que está en el agua de mar y que algunos abogan por beber tal cual para remediar los cánceres más recalcitrantes (ni se os ocurra probar).

Abandona Pepsi así el aspartamo, cuyo único problema es el metanol que se genera cuando lo metabolizamos, el mismo metanol que contiene, en cantidades similares, la sidra que se bebe por mis lares, en cantidades tales que la gente va a las sidrerías en autobús para que no les pillen los controles de alcoholemia. ¡Todo sea por la kultura (el metanol y los autobuses)!.

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lunes, 30 de marzo de 2015

Mujeres con Ciencia y Frances Kelsey

En este Blog ya hemos hablado varias veces de la talidomida y otras moléculas quirales, moléculas que son prácticamente idénticas, excepto en el sutil detalle de ser una la imagen en un espejo de la otra y, por tanto, no superponibles. Esa pequeña diferencia no se tuvo en cuenta cuando se comercializó la talidomida en los años 50 y la consecuencia fue una verdadera tragedia para miles de familias europeas. Hoy, en el Blog denominado Mujeres con Ciencia, coordinado por la profesora del Departamento de Matemáticas de mi Universidad Marta Macho Stadler, me han publicado una entrada sobre la mujer que evitó que esa tragedia se propagara también a Estados Unidos.  No es una figura muy conocida en estos tiempos y creo que merece la pena resaltarla ahora que, aunque centenaria, sigue vivita y dando guerra.  Así que hoy toca leer al Búho picando este enlace.

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Datos personales

Boredom is the highest mental state, según Einstein. Pero, a veces, aburrirse cansa. Y por eso ando en esto, persiguiendo quimiofóbicos.