La física microscópica, área de estudio que a menudo presenta desafíos en su aplicación práctica, ha servido como plataforma para el desarrollo de una tecnología emergente en la medicina de precisión y preventiva: los sensores cuánticos. Este logro se atribuye a Javier Prior, un físico de la Universidad de Murcia especializado en biología, termodinámica y, precisamente, sensores cuánticos.
El ruido, una de las mayores dificultades en la física microscópica, ha sido transformado en una enorme oportunidad por Prior. Este fenómeno, que se produce cuando cualquier interacción altera el estado de una partícula, ha sido utilizado por Prior para desarrollar sensores cuánticos capaces de detectar alteraciones a nivel celular en sus primeros pasos.
El físico utiliza diamantes puros nanométricos para albergar partículas que responden ante cualquier anomalía en el desarrollo de las unidades biológicas más pequeñas. Este proceso permite identificar disfunciones en las etapas iniciales o en un microfluido del cuerpo. En otras palabras, los sensores cuánticos actúan como microscópicas balizas que emiten señales al detectar el primer signo fisicoquímico de una tormenta celular incipiente.
Este avance supone un paso significativo en la medicina de precisión, ya que los sensores cuánticos podrían permitir la detección temprana de enfermedades. Prior, que lidera un grupo de colaboradores que conoció en las universidades de Oxford, Imperial College y Ulm, ha patentado una tecnología de microfluídica basada en sensores cuánticos.
Esta tecnología, que permite leer ópticamente respuestas en mínimas sustancias líquidas o gaseosas, ha llevado a la creación de Qlab. Esta iniciativa une la investigación con la empresa y se encuentra actualmente en conversaciones con el Ministerio para la Transformación Digital para obtener posibles apoyos.
El funcionamiento de estos sensores cuánticos es complejo. Prior explica que el dispositivo es muy sensible a cualquier acción exterior. Se genera un sistema cuántico en el que se coloca un electrón en una superposición, lo que se conoce como spin, aunque no es un giro en realidad. Este estado es muy sensible a la acción de cualquier campo eléctrico o magnético u otro parámetro físico, por lo que se utiliza como una brújula.
El vehículo de este sensor es un diamante con la partícula atómica a nueve nanómetros de la superficie. Estos diamantes, que son sintéticos para evitar las impurezas que pueden afectar al sistema cuántico, se construyen mediante deposición química de vapor. Para insertar la partícula cuántica, esta se acelera y se precipita contra el diamante.
El siguiente paso es llevar el nanodiamante a una célula en una placa de Petri mediante unas pinzas ópticas, dos láseres que atrapan el dispositivo. De esta forma, se puede introducir en una parte de la célula y detectar, por ejemplo, si se está generando una proteína relacionada con la inflamación.
En cuanto a su aplicación en un organismo, podría ser mediante implantación, inyección o simplemente, en el caso del cerebro, con un casco que lo cubra y mida los campos eléctricos de las neuronas. Qlab también está desarrollando otro concepto de sensor cuántico conocido como Lab-in-chip, minidispositivos con funciones de laboratorio capaces de analizar una muestra de microfuido corporal con los mismos principios cuánticos.
Con la financiación necesaria, sobre la que ya hay conversaciones de inversión pública y privada, Prior está convencido de poder desarrollar prototipos semicomerciales de los sensores cuánticos en cinco años. Además de estas balizas de medicina de precisión y preventiva, la misma tecnología cuántica se puede aplicar para crear un resonador magnético nuclear que emitiría una señal específica al coincidir la frecuencia con la de aquello que se analiza.
El campo cuántico es amplio y Prior cree que España, en colaboración con otras instituciones, tiene la posibilidad de desarrollar un ámbito estratégico que ya es clave y por el que están apostando países del entorno. Los dispositivos y la tecnología ya existen y están comprobadas, falta el próximo paso: la implicación institucional y privada en una tecnología cuyas previsiones de crecimiento superan los dos dígitos.
