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Polymers

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Monica Olvera de la Cruz lleva las simulaciones químicas al mundo real

Esta química computacional combina técnicas teóricas y experimentales en campos como la física, la biología y la química

by Malena Beatriz Stariolo, en exclusiva para C&EN
September 20, 2024 | A version of this story appeared in Volume 102, Issue 29

 

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Monica Olvera de la Cruz sonríe mientras está sentada en un banco.

Credit: Eddie Quinones
Monica Olvera de la Cruz

Pocas personas se alegrarían de trabajar en un laboratorio computacional hasta altas horas de la noche. Pero en 1982, Monica Olvera de la Cruz hacía precisamente eso, y siempre con una sonrisa.

ficha

Ciudad natal: Acapulco, México

Educación: Licenciada en Física, Universidad Nacional Autónoma de México, 1981; Doctora en Física, University of Cambridge, 1985

Puesto actual: Profesora “Lawyer Taylor” de Ciencia de Materiales e Ingeniería en la Universidad Northwestern

Mejor consejo profesional: Busca tus propios proyectos de investigación, no es divertido trabajar en las teorías y los problemas de otros. Porque, probablemente, alguien los resuelva antes que tú (y, si no, igual es un problema imposible de resolver)

Música favorita: Clásica, tropical y disco. Tengo muchas canciones favoritas según cómo me encuentre y donde esté

Apodo: Mino. Me lo dio mi hermano Sergio

Soy: Latina

En aquel entonces, era todavía una estudiante de doctorado en la Universidad de Cambridge, donde investigaba cómo se mezclan y se mueven las cadenas poliméricas a nivel molecular. Pero, dado que este trabajo requería construir nuevos algoritmos y simulaciones, esto suponía mucha presión para la única computadora que Cambridge dejaba a la disposición de sus estudiantes. Olvera de la Cruz tenía que esperar colas larguísimas, donde varios investigadores pasaban días con la esperanza de usar el equipo unas pocas horas.

Su suerte cambió después de una visita a las instalaciones del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido, con computadoras de último modelo. “Le pregunté a un amigo si podía utilizar sus equipos para mis simulaciones durante las noches,” recuerda Olvera de la Cruz. La respuesta fue muy positiva.

Estas simulaciones sobre la estructura de los polímeros dieron lugar a una colaboración con el Consejo para intentar comprender mejor qué le ocurre al ADN (que también es un polímero) durante las pruebas de electroforesis en gel. “Creo que fue uno de mis trabajos más importantes, investigar un problema con una aplicación real. Ya no era un solo jugar con simulaciones,” dice.

Esta colaboración tan inesperada cambió el rumbo de su tesis, así como una especie de premonición de la dirección que tomaría su investigación más adelante. Actualmente, Olvera de la Cruz dirige su propio laboratorio y varios centros de investigación en la Universidad Northwestern, conocidos por combinar disciplinas como química, ciencia de materiales, biología, física e ingeniería.

Es especialmente conocida por combinar a equipos de teóricos y experimentales utilizando métodos multidisciplinarios y su alegría característica. “Le encanta la ciencia, está siempre súper comprometida. Su entusiasmo es contagioso,” dice Charles Sing, que trabajó con Olvera de la Cruz durante su estancia postdoctoral en la Universidad Northwestern.

A pesar de haberse dedicado tanto tiempo al mundo académico, los orígenes de Olvera de la Cruz no pueden estar más lejos del ambiente universitario. Esta científica creció en Acapulco, una ciudad en la costa de México que, por aquel entonces, tenía muy pocos laboratorios. “Y cuanto más alto era el nivel educativo, más laboratorios faltaban,” dice. Recuerda que, cuando era más joven, no tuvo la oportunidad de conocer a ningún científico y, sin esos modelos a seguir, durante mucho tiempo pensó en estudiar filosofía o matemáticas.

A pesar de todo, su curiosidad innata por la naturaleza a su alrededor le abrió el mundo. Desde una edad muy temprana, tuvo un gran interés por el mar, el movimiento de las estrellas, los misterios de la electricidad. Todo esto se tradujo en muy buenas notas en las asignaturas de ciencias del colegio. Recuerda una de sus primeras clases de física: “El profesor nos dio todas las ecuaciones y le dije que no las necesitaba, podía deducirlas.”

Creo que fue uno de mis trabajos más importantes, investigar un problema con una aplicación real. Ya no era un solo jugar con simulaciones.

Gracias al apoyo de su familia y ese interés por entender las fuerzas de la naturaleza, estudió física en la Universidad Nacional Autónoma de México. Después, animada por su supervisor Alfonso Mondragón Ballesteros, fue a hacer sus tesis doctoral a la Universidad de Cambridge.

A lo largo de su carrera, Olvera de la Cruz y su grupo han creado explicaciones teóricas para que muchos experimentos cobren sentido y, así, acelerar descubrimientos en el mundo real. Su trabajo sobre el ADN en la década de los ochenta, durante su tesis doctoral, supuso el desarrollo de mejores técnicas de secuenciación. Recientemente, su grupo contribuyó a identificar las vulnerabilidades de la proteína S (espícula) del coronavirus SARS-CoV-2 y ayudó a desarrollar nuevos materiales para diseñar robots acuáticos (ACS Nano 2020, DOI: 10.1021/acsnano.0c04798; Sci. Robot. 2020, DOI: 10.1126/scirobotics.abb9822).

En el caso de los robots, un grupo de la Universidad Northwestern utilizó las simulaciones del grupo de Olvera de la Cruz para diseñar materiales blandos con la capacidad de reaccionar y adaptarse al entorno a nivel molecular; por ejemplo, respondiendo a campos magnéticos y a la luz. Estas propiedades fueron fundamentales para que los robots pudieran andar y dirigir su rumbo.

Para hacer este tipo de simulaciones, los investigadores deben tener en cuenta muchas variables, como considerar las distorsiones que ocasionan los iones a un campo eléctrico; elegir las variables correctas es clave. “Es como un juego gigante, intentar averiguar qué pasa en nuestros sistemas,” dice Martin Girard, un exestudiante del grupo de Olvera de la Cruz. “Trabajar con ella es muy divertido, siempre había muy buen ambiente en el laboratorio, todos disfrutábamos del trabajo.”

A pesar de que, muchas veces, los teóricos están en un segundo plano, “puedes identificar la onda expansiva del trabajo de Olvera de la Cruz y sus ideas pioneras si revisas las publicaciones científicas de los últimos años,” dice Sing, que actualmente es profesor en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Uno de sus descubrimientos fue muy importante para el estudio de los electrolitos. En 1995, descubrió que las interacciones entre polielectrolitos y contraiones, ambos componentes cargados, pueden provocar la formación de sólidos a partir de una disolución. Este hallazgo permitió comprender mejor cómo se comportan algunas moléculas cargadas.

“Cuando era estudiante de doctorado, mi supervisor me dijo que, si quería entender los electrolitos, tan solo necesitaba leer los artículos de Olvera de la Cruz,” dice Sing. A menudo, cuando empiezo algún proyecto en este campo, voy a la bibliografía y veo que Olvera de la Cruz ya lo hizo, mucho mejor, hace décadas.

Siempre con una sonrisa y un gran entusiasmo por compartir su sabiduría, Olvera de la Cruz puede convencer a cualquiera del atractivo de todo lo que estudia. Actualmente, esta profesora está muy orgullosa de ver que el mundo académico (en especial la física y la química) tiene una mayor proporción de representantes hispanos. Espera que esto ayude a las nuevas generaciones a sentirse más incluidas en la comunidad científica.

Traducido al español por Fernando Gomollón Bel para C&EN, con revisiones de César A. Urbina-Blanco. La versión original (en inglés) de este artículo se publicó el 20 de septiembre de 2024.

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