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Fotografía de Carolina Carrillo Carrión

Carolina Carrillo Carrión

Universidad de Sevilla

Formación

Estudié la carrera de Ciencias Químicas en la Universidad de Córdoba (2001-2006), y a continuación realicé un máster y doctorado en área de Nanociencia y Nanotecnología Analíticas en el departamento de Química Analítica de la Universidad de Córdoba (2007-2011). Tras trabajar durante un año como responsable del departamento analítico e I+D en una empresa biotecnológica en Sevilla, en el 2013 decidí marcharme al extranjero (financiada con una prestigiosa beca alemana), concretamente a Marburg (Alemania) donde trabajé como investigadora postdoctoral en la Phillips-University of Marburg. 

Tras esa etapa en el extranjero decidí volver a España, y he estado durante varios años trabajando en distintos centros y grupos de investigación en diferentes ciudades (San Sebastián-Donosti, Santiago de Compostela y Córdoba) con el objetivo de diversificar mi formación y experiencia investigadora hacia un perfil más multidisciplinar. En 2021 llegué a Sevilla, en concreto al departamento de Química Orgánica de la Universidad de Sevilla como investigadora Ramon y Cajal, y pocos meses después (en diciembre de 2021) he conseguido una plaza de Científico Titular en el Instituto de Investigaciones Químicas dentro del Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja.

Un día en la vida de un científico

En el Instituto de Investigaciones Químicas (IIQ) se trabaja, entre otros temas, en el diseño y síntesis “a medida” de nanosistemas funcionales, es decir, en la preparación de nanomateriales con propiedades específicas, diseñadas y optimizadas a medida, en función de su aplicación final. Entre los diferentes tipos de nanomateriales, nosotros trabajamos con una clase de materiales porosos basados en Redes Metal-Orgánicas (del inglés, Metal-Organic Frameworks o MOFs). Estos materiales presentan la particularidad de poseer una enorme flexibilidad en el diseño, y por tanto una excepcional versatilidad, ya que se construyen “ladrillo a ladrillo”. Jugando a combinar diferentes tipos estas unidades de construcción o ladrillos y de diferentes maneras podemos crear casi tantos tipos de MOFs como nuestra mente sea capaz de imaginar, y cada uno de ellos con propiedades y funciones diferentes. Son como un “LEGO químico«, lo que abre un sinfín de posibilidades aún por explorar.

Para poder preparar estas Redes Metal-Orgánicas o MOFs, el primer paso es el diseño sobre el papel. Curioso, ¿verdad?; la ciencia esconde una faceta de “arte y creatividad”. El diseño consiste en dos tareas principales. La primera es la selección de las unidades de construcción o “ladrillos” de la estructura, que se hará en base a requisitos básicos de la aplicación final; por ejemplo, si el MOF va a usarse en biomedicina dichas unidades de construcción deberán no ser toxicas y biocompatibles. La segunda tarea es planificar la ruta o proceso de ensamblaje de esas unidades para que finalmente deriven en una estructura con las propiedades deseadas (tamaño y forma de poro, naturaleza química, reactividad), y además que sea estable en las condiciones en las que luego se vaya a usar; tomando el mismo de ejemplo que antes, para una aplicación biomédica la estructura del MOF deberá ser estable en medios biológicos complejos como la sangre. 

Gracias al conocimiento acumulado por investigadores de todo el mundo, no partimos de cero en el diseño. Ya contamos con procedimientos para numerosos tipos de MOFs que fueron llevados “del papel a la realidad” con éxito, y eso nos ayuda muchísimo en la planificación de otros nuevos, es decir, en saber que unidades de construcción se ensamblaran de forma más eficiente. Hoy en día se cuenta además con herramientas muy potentes como es la química computacional, que nos ayuda a predecir qué estructuras se formarán y cuáles serán las más estables. Todo este conocimiento está disponible gracias a su difusión y publicación en revistas científicas internacionales.

Una vez diseñado el tipo de MOF y la estrategia de síntesis, pasamos al laboratorio donde realizamos los experimentos, añadiendo “los ladrillos” a un recipiente de reacción y optimizando las condiciones del proceso de ensamblaje (temperatura, presión, tiempo, disolventes, etc). El proceso se optimiza con la ayuda de diversas técnicas de caracterización físico-química y estructural, que nos va a permitir ir evaluado qué se está formando y si es o no el MOF deseado; si la respuesta es no, hay que ir variando el proceso de síntesis o modificando el diseño de forma iterativa hasta conseguir lo deseado.  

Una vez obtenido el MOF y caracterizadas sus propiedades, llega el momento de probarlo en una aplicación especifica. Por ejemplo, ver si es capaz de encapsular un compuesto con actividad terapéutica y mejorar su actividad dirigiéndolo selectivamente a las células y tejidos a tratar dentro del cuerpo, evaluar si el MOF puede catalizar la conversión del agua en hidrogeno verde (H2 como energía renovable), o transformar el CO2 (contaminante atmosférico) en metanol (metanol como combustible alternativo a la gasolina). Existen multitud de posibles aplicaciones de los MOFs para investigar.

Además del trabajo experimental en el laboratorio, otra tarea fundamental de un científico es la presentación de sus resultados en congresos y reuniones, y su difusión en revistas especializadas. Esto permite poner en común los logros obtenidos, así cómo encontrar soluciones a las dificultades encontradas.

Aficiones

Me encanta viajar, conocer lugares nuevos, pasar tiempo con mi familia y mi perrita (Mika), y devoro las series y pelis (sobre todo en temporada otoño-invierno; plan de sofá, manta y palomitas). Práctico pilates y yoga con frecuencia, y disfruto mucho con el contacto con la naturaleza y rutas de senderismo (…añoranza de los muchos años de infancia y adolescencia que pasé en un grupo Scout).

Centro o departamento

Instituto de Investigaciones Químicas

Línea de investigación en la que trabaja actualmente

Las líneas en las que estamos trabajando actualmente son siguientes: 

(1) el desarrollo de nanoplataformas basadas en MOFs para aplicaciones en biomedicina, principalmente para el transporte y la liberación controlada de fármacos en células diana, y que permitan tratamientos más eficaces de ciertas enfermedades (enfermedades inflamatorias, neurodegenerativas y cancer). 

(2) el diseño de nuevos MOFs para la mejora y modulacion de sus propiedades en procesos de interés industrial, tales como el almacenamiento de energia, aplicaciones de separación, y catálisis.

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