Las preguntas fundamentales que orientan el quehacer científico del doctor en Ciencia e Ingeniería de los Materiales y académico de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Finis Terrae, Renato Galleguillos, buscan comprender cómo las ondas mecánicas de alta intensidad pueden modificar el comportamiento de ciertas moléculas en líquidos, con el fin de hacer más eficiente su proceso de filtración.
Esta inquietud se originó en 2008, cuando era estudiante y realizó su práctica profesional en la empresa Natural Response, un spin-off de la Pontificia Universidad Católica de Chile, donde se investigaba la extracción de saponinas del quillay.
Las saponinas son moléculas presentes en la madera, especialmente concentradas en la corteza del quillay, con actividad tensoactiva. Esto significa que reducen la tensión superficial de los líquidos, una propiedad que las convierte en agentes muy valiosos en diversas industrias, entre ellas la fabricación de vacunas y la minería.
Estas moléculas son capaces de romper la membrana celular de ciertas células. “Mi trabajo consistía en un ensayo de exploración en el que queríamos poner ultrasonido de potencia en membranas de filtración, con la idea de que los ultrasonidos de alta intensidad lograran remover los geles que se acumulaban en ellas y disminuían la eficiencia del proceso de filtración”, explica el investigador.
En un comienzo, los resultados fueron prometedores, pero con el tiempo la reproducibilidad se convirtió en un desafío. Tras seis meses de pruebas, no fue posible obtener resultados definitivos. Sin embargo, el equipo coincidía en que la investigación tenía un alto potencial.
Con el paso del tiempo, el académico obtuvo financiamiento para profundizar en el estudio de cómo la radiación ultrasónica afecta a las micelas, estructuras supramoleculares constituidas por saponinas. Cuando estas saponinas aumentan su concentración, forman estructuras de mayor tamaño que pueden obstruir los filtros. El objetivo de Galleguillos fue desarticular estas estructuras para permitir que las moléculas más pequeñas pudieran atravesar los filtros.
Durante su investigación, el académico exploró además una técnica prometedora basada en la encapsulación de medicamentos en micelas para su administración en pacientes. Esta metodología, propuesta hace décadas en la literatura científica, plantea que mediante la aplicación de radiación ultrasónica externa es posible liberar el fármaco de manera localizada, directamente en el área deseada, minimizando así su impacto en el resto del cuerpo. Si bien esta técnica ha sido ampliamente estudiada, hasta ahora no ha logrado implementarse en el mercado como un sistema clínicamente viable.
En el desarrollo de los experimentos, Galleguillos y su equipo detectaron que la temperatura del equipo utilizado influía significativamente en los resultados. Tras reexaminar los procedimientos, comprobaron que las variaciones de temperatura explicaban los cambios observados. A pesar de los ajustes realizados, no fue posible detectar la señal esperada, lo que los llevó a concluir que, en las condiciones actuales del sistema, la aplicación médica de esta metodología no resultaba viable.
Sin embargo, estos resultados no lo han desanimado. Para el investigador, cada hallazgo representa una oportunidad para formular nuevas preguntas y abrir nuevas líneas de exploración. “Que un experimento no funcione como se esperaba no significa que no sigamos explorando. Lo que pasa es que el tiempo es un poco limitado”, señala.
El trabajo de Galleguillos ha dado lugar a soluciones tecnológicas concretas: ha obtenido dos patentes, con otras dos actualmente en proceso de solicitud. Entre sus desarrollos destacan sistemas de atomización ultrasónica con aplicaciones industriales y métodos innovadores para el control y caracterización de transductores de alto rendimiento.
“Que un experimento no funcione como se esperaba no significa que no sigamos explorando. Lo que pasa es que el tiempo es un poco limitado”.
El mecánico de la astronomía
A lo largo de su carrera, Galleguillos ha trabajado en diversos proyectos, que van desde la fabricación de envases especiales hasta la medición de tensiones mecánicas en minería subterránea para Codelco. Su experiencia incluye el desarrollo de sistemas ultrasónicos capaces de medir a través de más de 100 metros de roca sólida.
Actualmente, colabora con la Universidad Federico Santa María y la Universidad de La Serena en la instalación de un estanque de prueba para el Observatorio de Rayos Gamma de Campo Amplio del Sur (SWGO, por su sigla en inglés), el primero de su tipo en el hemisferio sur, que será emplazado en Chile.
A diferencia de los observatorios que recogen información astronómica a través de telescopios o antenas, el SWGO utilizará estanques de agua sellados capaces de detectar rayos gamma de muy alta y ultra alta energía, generados por procesos como los agujeros negros o las estrellas de neutrones.
En una línea complementaria de su trayectoria, durante su paso por la Universidad Andrés Bello (2018–2023), Galleguillos lideró el laboratorio de ingeniería del Instituto Milenio SAPHIR, donde desarrolló detectores de partículas de alta energía para experimentos en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear). Este trabajo involucró modelado de elementos finitos (FEM) para sistemas ópticos, electrónica de alta velocidad para fotomultiplicadores (PMT) y detectores de fotones individuales (MPPC), así como el desarrollo de materiales compuestos.
Uno de sus logros más destacados fue el diseño y la construcción de una plataforma de calibración para un calorímetro hadrónico utilizado en el experimento NA64, fabricada íntegramente en Chile bajo el estándar DIN EN 1570-1.
Mirando hacia adelante, el destacado académico ha postulado a nuevos fondos públicos para investigar en dos áreas emergentes: una relacionada con la biomédica, en colaboración con la doctora en Ciencias de la Ingeniería María Luisa Cerón, y otra enfocada en astroingeniería.
En paralelo, mantiene colaboraciones con la Universidad de Yale para la actualización de un telescopio en el observatorio La Silla. “Soy el mecánico del telescopio”, comenta con humor.
Junto con otros investigadores, Galleguillos terminó recientemente la actualización del telescopio Schmidt, de La Silla (ESO), con una nueva cámara CCD mosaico de 32 elementos que permite la observación astronómica de alta precisión en el dominio del tiempo. Este experimento tiene como objetivo buscar supernovas, explica.
“Mi participación ha consistido en la instalación y puesta en marcha del sistema CCD, así como en el desarrollo de sistemas complementarios, como la electrónica de control del obturador. La semana pasada entregué a un colega la última tarjeta que fabriqué en la universidad, y ayer la instalaron; ya está operativa”, explica. Esta tarjeta cumple una función simple, pero crítica: controla la apertura y cierre del obturador del telescopio.
Aunque observar las estrellas pueda parecer una actividad romántica, esta investigación fundamental ayuda a comprender cómo funciona la naturaleza a través de modelos cada vez más sofisticados. Este conocimiento podría eventualmente conducirnos a aplicaciones revolucionarias, como la computación cuántica y otras tecnologías disruptivas que hoy parecen inalcanzables a nivel comercial. Por eso es fundamental seguir investigando, explorando y preguntando. Cada experimento, incluso aquellos que no dan los resultados esperados, nos acerca a nuevas comprensiones sobre el universo que habitamos, concluye Galleguillos.