¿Qué es la cristalografía?

La Organización de las Naciones Unidas no quiso pasar por alto el centenario del descubrimiento de la difracción de rayos X como herramienta para el estudio de la materia cristalina y declaró el 2014 como “Año internacional de la cristalografía” (IYCr2014). Pero, ¿cuántos de nosotros sabemos qué es la cristalografía?

La respuesta más sencilla sería definirla como la ciencia que se dedica al estudio y resolución de estructuras cristalinas, básicamente permite reconstruir la estructura de los átomos dentro de un cristal, lo cual sería una verdad a medias. Para comprender qué estudia la ciencia a la cual está dedicado el año 2014 es el análisis de dos sustancias compuestas solo por carbono: el diamante y el grafito.

El primero es el material más duro conocido y el segundo uno de los más endebles. Sus características están determinadas por la forma en que el carbono cristalice; desde un punto de vista químico son iguales, pero su estructura, su forma de organizarse, es lo que los hace únicos y diferentes.

La cristalografía actual debe relacionarse con lo que se conoce como Ciencia y Tecnología de Materiales en sus aspectos básicos de la preparación, estudio y caracterización de materiales de partida para todo tipo de aplicaciones, ya sean de origen natural, como los minerales, o de origen artificial, a partir de una disolución, gas o fundido. O sea, su estudio permite el desarrollo de la medicina, del conocimiento sobre el cuerpo humano y la construcción de materiales resistentes que permitan el desarrollo, por ejemplo, de la industria espacial.

Aunque la Real Academia Española acepte en la definición de cristal las acepciones: “lente de las gafas” o “pieza de vidrio u otra sustancia semejante que cubre un hueco de una ventana”, para los cristalógrafos, a la hora de hablar de su especialidad, las diferencias entre vidrio y cristal debe quedar clara. Para ellos, los cristales están presentes en casi todo lo que nos rodea; la mejor manera de ilustrar esto es una cita de la periodista de ciencia y tecnología Noemí G. Gómez: “Abres los ojos y ves que el despertador marca las 7:30 en unos números dibujados por cristales líquidos, te levantas de la cama y te yergues gracias a un esqueleto de cristales de fosfato cálcico, tomas un café con azúcar cristalizada y te cepillas los dientes con una pasta basada en nanocristales”.

¿Cómo es posible desarrollar esferas tan diferentes gracias a una misma rama de estudios? Es gracias a Max von Laue, quien en 1914 descubrió la difracción de los rayos x por los cristales que la cristalografía se convierte en una de las ciencias más importantes para el desarrollo de la humanidad. La comprensión de cómo estaba formado el ADN o la síntesis de sustancias bioquímicas para el desarrollo de la medicina son solo algunos de los ejemplos de lo logrado por esta.

La interacción de los cristales con un haz de rayos x es una de las principales formas de estudio de las estructuras de las proteínas, ácidos nucleicos y virus. ¿Cómo se logra esto? Por ejemplo, “la hemoglobina, primero la cristalizas y la dejas del grosor de un cabello, luego con el experimento de rayos X la difractas y con eso consigues una serie de puntos que sirven para conocer cómo es esta metaloproteína por dentro” explica Juan Manuel García-Ruiz, del Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (CSIC) y experto en cristalografía. De esta manera, conocer la estructura de las moléculas con detalle ha permitido resolver estructuras de proteínas de microbios que producen enfermedades y así se ha podido desarrollar moléculas que inhiben a esas proteínas, por lo que se logran tratar algunas enfermedades como el SIDA, la hipertensión o el glaucoma.

Como la cristalografía constituye la columna vertebral de muchas  industrias en todo el mundo, incluyendo la farmacéutica, la agroalimentaria, la aeronáutica, la informática, la minería y las ciencias espaciales, la Asamblea General de la ONU decidió declarar el 2014 Año Internacional de la Cristalografía porque su estudio y aplicación son fundamentales para hacer frente a desafíos como las enfermedades y los problemas ambientales, ya que determinan las estructuras proteicas y de moléculas pequeñas utilizadas en el diseño de medicamentos esenciales para la medicina y la salud pública, así como las soluciones para la contaminación de las plantas y del suelo.