Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), en el campus de la Universidad Autónoma de Barcelona. En el recuadro izquierdo, Pablo Ordejón, director del ICN2, centro de excelencia Severo Ochoa y en el recuadro derecho, José Garrido, vicedirector.

El ICN2 es un centro de investigación en nanociencia y nanotecnología, situado en el campus de la Universidad Autónoma de Barcelona, dentro de un rico ecosistema de centros de investigación y tecnológicos.  Nuestra misión es abrir y explorar nuevas fronteras del conocimiento a la nanoescala, y aportar valor a la sociedad en forma de nuevos conocimientos, capacidades e innovación, al mismo tiempo que inspiramos y proporcionamos una amplia formación a las próximas generaciones de investigadores.

El centro cuenta actualmente con 19 grupos de investigación que abarcan un amplio espectro de actividades, todas compartiendo la piedra angular común de trabajar a escalas nanométricas, en la intersección de disciplinas clásicas como la física, la química, la biología, la ingeniería o la medicina entre otras. Tanto la investigación fundamental como la aplicada son igualmente valoradas y apoyadas en nuestra estrategia de investigación e innovación. Esta amplitud de visión, desde el conocimiento fundamental al desarrollo tecnológico y la transferencia de dicha tecnología, es una característica diferencial de nuestro centro.

Como centro de referencia en nanociencia y en nanotecnología, se busca fomentar el impacto de la ciencia en la sociedad. El ICN2 explora formas de crear puentes entre el mundo de la investigación, la industria, los agentes políticos y la sociedad, ayudando a fomentar la innovación, el progreso y el desarrollo sostenible.

El ICN2 ha disfrutado de la acreditación Severo Ochoa (SO) durante los periodos 2014-2018, 2018-2022 y 2022-2026. El actual plan estratégico del SO tiene como objetivo proveer soluciones concretas, basadas en la nanociencia, para una sociedad más sostenible. En este sentido, el programa científico del actual SO pone sus esfuerzos en tres áreas de aplicación, que son representativas de las capacidades, los recursos y la dirección estratégica del ICN2: 1) procesamiento y transmisión de la información mediante tecnologías energéticamente eficientes, 2) tecnologías y materiales para la generación y almacenamiento de energías limpias, 3) nanosoluciones en medicina. Estas tres áreas de aplicación se complementan con cuatro áreas habilitadoras: hubs de experiencia y conocimientos científicos fundamentales, necesarios para

una ciencia excelente. La figura inferior resume de forma gráfica el programa científico del programa Severo Ochoa 2022-2026 del ICN2.

HITOS Y PROYECTOS DESTACADOS

Interfaces neuronales de grafeno e INBRAIN Neuroelectronics

La invención de las interfaces neuronales de grafeno se remonta al Graphene Flagship, programa europeo que financió con un billón de euros iniciativas para la industrialización y adopción del grafeno y otros materiales 2D, y en la cual investigadores del ICN2 tuvieron una participación activa y de liderazgo. En particular Jose A. Garrido y Kostas Kostarelos coordinaron el paquete de trabajo relacionado con aplicaciones biomédicas del grafeno. Durante 8 años, y bajo la dirección de estos dos investigadores del ICN2, este paquete de trabajo desarrolló y validó el uso de implantes neuronales basados en grafeno.

Fruto de estas tecnologías desarrolladas en el ICN2, nació en 2019 INBRAIN  Neuroelectronics, con la misión de avanzar en el desarrollo de terapias neuroelectrónicas basadas en grafeno que aporten soluciones al reto social que suponen las patologías neurológicas. En el 2021 recibió una ronda de inversión de serie A de 14 M€, y ese mismo año creó la spin-out INNERVIA, conjuntamente con Merck, con el objetivo de aplicar las tecnologías de INBRAIN a patologías relacionadas con el sistema nervioso periférico.

INBRAIN es una historia de éxito en la transferencia de tecnología y la creación de valor mediante la colaboración público-privada. Más allá de la implicación del ICN2 en la creación de la empresa y de licenciarle tecnologías, la colaboración entre el centro y la empresa es cercana y continua: bien mediante contratos de I+D o colaboraciones en proyectos competitivos. Entre 2022 y 2023, por ejemplo, ICN2 e INBRAIN consiguieron de forma conjunta tres proyectos del prestigioso programa europeo European Innovation Council (EIC): un EIC Pathfinder, un EIC Transition y un EIC Accelerator. Contabilizando capital de riesgo y financiación pública competitiva, parte de esta junto con el ICN2, INBRAIN Neuroelectronics ha sido capaz de recaudar más de 35 M€ desde su creación.

Si bien el impacto económico derivado de la creación de INBRAIN e INNERVIA ya es una realidad medible (por ejemplo, INBRAIN cuenta ya con más de 50 empleados), el verdadero impacto será el social, cuando las tecnologías de ambas empresas lleguen a los pacientes, algo que empieza a vislumbrarse como posible.  En el 2023, la FDA (EE. UU.) otorgó a uno de los productos de INBRAIN el reconocimiento oficial de “Breakthrough Designation”, y los primeros ensayos clínicos en humanos se iniciarán próximamente).

Impacto: medio-largo plazo

Foto: INBRAIN Neuroelectronics – Interfase cortical

InnoFab

Actualmente en fase de proyecto, InnoFab tendrá como objetivo establecer una infraestructura con una sala blanca de más de 2.000 m2, pionera en España, para la investigación y el desarrollo de micro/nanotecnologías de vanguardia basadas en materiales semiconductores avanzados y en un entorno industrialmente relevante.

En InnoFab se podrá investigar y madurar tecnologías de semiconductores de próxima generación, permitiendo la experimentación, el prototipado y la certificación de nuevos dispositivos en áreas de aplicación novedosas (ej. fotónica, cuántica, neuromórfica, sensores biomédicos y de imagen, memorias no volátiles etc.)

InnoFab nace en respuesta a la necesidad apremiante de superar la brecha actual entre la investigación, el desarrollo y la fabricación de alto volumen: la llamada “Lab-to-Fab”. Uno de los objetivos del actual programa Severo Ochoa del ICN2 es contribuir a la industria de semiconductores. Con el liderazgo científico del proyecto InnoFab, el ICN2 está trabajando en esta dirección, ofreciendo un ecosistema único en España y singular a Europa para empresas con tecnologías profundas (deep-tech) y empresas innovadoras dentro de la cadena de valor de microfabricación y los semiconductores. InnoFab les permitirá desarrollar sus prototipos, apoyando la innovación y acelerando la producción de alto volumen y, por lo tanto, la adopción y la comercialización de sus tecnologías y productos.

Impacto: medio-largo plazo

Foto: render de la futura planta de InnoFab

Una plataforma eficiente para la innovación industrial a partir de nanopartículas y nanoestructuras

Desde los inicios del ICN2, algunos de sus investigadores (Lab. Daniel Ruiz  y posteriormente Lab. Daniel Maspoch) han trabajado para desarrollar propuestas novedosas de micro y nanoencapsulación, explorando nuevas químicas y aplicaciones, a la vez que creando una red sólida de socios corporativos que han ido absorbiendo y comercializando las tecnologías desarrolladas. Mediante los procesos de micro/nano encapsulación, micro o nanopartículas de componentes químicos se envuelven con una cubierta protectora, creando cápsulas diseñadas para liberar su contenido lentamente a lo largo del tiempo, y en respuesta a desencadenantes específicos como la humedad, el calor o la fricción (entre otros.) En el ICN2 se ha estado trabajando en la encapsulación de productos químicos de consumo, biológicos terapéuticos y pigmentos fotorreactivos. Como resultado, se han creado hasta la fecha tres empresas: Futurechromes SL (2013), Ahead Therapeutics (2016)  y Distinkt SL (2022). A finales del 2023, las tres empresas habían logrado recaudar 10.35 M€ y creado 19 puestos de trabajo.  Adicionalmente, y mediante contratos de servicio, de I+D y de licencias tecnológicas, se ha generado una red de 25 colaboradores corporativos, produciendo 2.3 M€ en ingresos para el ICN2 (2014-2023) por transferencia de tecnología. Actualmente hay tres productos en el mercado, basados en tecnologías con licencia ICN2, cuyos derechos de propiedad intelectual e industrial sobre ventas están teniendo un fuerte crecimiento en los últimos años. Las tecnologías de encapsulación del ICN2 han tenido también un impacto directo en las capacidades industriales locales, a través de la contratación de investigadores del ICN2 para diseñar e implementar una planta piloto de microencapsulación. En resumen, las tecnologías de micro y nanoencapsulación desarrolladas por el ICN2 tienen un prometedor espectro de aplicaciones y continúan siendo una línea estratégica de impacto para el centro.

Impacto: corto plazo

Foto: (Laboratorio D. Maspoch): encapsulación de fragancias para su liberación controlada en textiles

Plataforma de microscopía electrónica avanzada: un proyecto de país

Liderando diferentes proyectos de infraestructuras de gran envergadura, el ICN2 ha sido capaz de conseguir los fondos para financiar los equipos y crear el Centro Conjunto de Microscopía Electrónica en el Sincrotrón ALBA (JEMCA – por sus siglas en inglés “Joint Electron Microscopy Centre at ALBA). Este centro de última generación ya está operativo, y la Coordinación Científica de su sección de Ciencia de los Materiales la lleva a cabo el investigador del ICN2 Jordi Arbiol. Además, nuestro centro es uno de los miembros fundadores de la Infraestructura Europea de Investigación Distribuida para Microscopía Electrónica Avanzada (e-DREAM), red internacional en la que el ICN2 actúa también como representante del JEMCA.  La plataforma del JEMCA está equipada con un Cryo-TEM, un VÁSTAGO monocromático y corregido por doble aberración, (otro que se instalará en 2025), 1 FIB automatizado para la preparación de muestras, equipos para experimentos in-situ/operando de gas, líquido, experimentos de polarización y enfriamiento/calentamiento, así como infraestructura informática para el almacenamiento y análisis de datos. La infraestructura del JEMCA ha sido financiada principalmente por los proyectos METCAM-FIB (y cofinanciación del programa Severo Ochoa 2018-2022), QTEP-CSIC e In-CAEM con liderazgo ICN2 en todos ellos. Con JEMCA el ICN2 ha contribuido ampliamente a la creación de una infraestructura de investigación puntera en microscopía electrónica en Cataluña, de la cual mantiene el liderazgo científico en el área de materiales.

Impacto: corto plazo

Foto: uno de los microscopios del JEMCA, utilizado para ciencia de materiales

Colaborando en la lucha contra el COVID-19

El ICN2 ha realizado una intensa actividad investigadora sobre la COVID-19. Laura Lechuga coordinó uno de los primeros proyectos financiados por la Unión Europea para el diagnóstico de la infección, y otros grupos (Arben Merkoçi, Kostas Kostarelos) han trabajado también en el tema y publicado artículos de opinión sobre cómo hacer frente a las pandemias. A partir de abril de 2020 y hasta septiembre de 2021, , la Prof. Lechuga fue vicepresidenta del Grupo de Trabajo Multidisciplinario que brindó asesoramiento científico al Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España en la gestión de la pandemia. Actualmente, está estudiando lanzar una empresa derivada (Eroica DX) para el diagnóstico en el punto de atención (point of care) de enfermedades infecciosas (incluida la COVID-19). Su tecnología es muy versátil, rápida (tiempo de obtención de resultados < 15 minutos) y muy sensible, superando así las costosas y lentas pruebas de laboratorio. Su actividad en sensores COVID-19 ha sido galardonada con los máximos premios nacionales (2020 Premio Nacional de Investigación en Transferencia Tecnológica; Premio Rey Jaume I del 2020 de Nuevas Tecnologías; Premio Ada Byron del 2020 o Premio Burdinola 2021 entre otros.)

Impacto: pasado (durante la pandemia) y a largo plazo (generación de plataforma diagnóstica)