El reino del Renio

Descubierto recién en 1925 por los químicos y físicos, Ida Eva Tacke, Walter Noddack y Otto Berg, el Renio es uno de los nueve metales menos comunes en el planeta. Ya a fines del siglo XX comenzó a ser utilizado en la industria aeroespacial y, posteriormente, en la industria petroquímica. Hace poco más de una década un científico chileno comenzó a experimentar su uso en el control de tumores, abriendo un promisorio campo de aplicaciones. Asistimos al ascenso en el valor y utilidad de un mineral aún desconocido, siendo actualmente Chile el mayor productor en el mundo.

Es el reino del Renio.

El mineral está asociado a los yacimientos de cobre. No es posible encontrarlo en estado natural, apareciendo siempre en conjunto con la molibdenita.

De hecho, cuando el grupo de Tacke consiguió establecer la existencia del Renio, lo hicieron a través de análisis espectográficos en minerales de platino, columbita, galodinita y molibdenita. Apenas tres años después, Noddack y Berg pudieron extraer un gramo de Renio de 660 kilos de molibdenita.

“El Renio viene aparejado al molibdeno, por lo que hay un círculo virtuoso en la industria del cobre. Van de la mano ambos minerales”- comenta Domingo Ruiz León, doctor en Química y académico de la Facultad de Química y Biología de la Universidad de Santiago (Usach).

Sin embargo, su aprovechamiento como mineral estratégico es reciente.En los procesos de fundición y refinamiento de los minerales a lo largo del siglo XX y hasta la década de los ochenta, el Renio era desechado como estéril, al igual que el Molibdeno. Según comenta Ruiz León, “en los relaves de desperdicio industrial producidos por Codelco, provenientes de El Teniente y que pasaban por Rancagua, se perdían ambos minerales. Esto ocurrió hasta que los japoneses comenzaron a comprar estos deshechos en la década de los ochenta”.

Hoy el Renio es uno de los metales preciosos más cotizados en los mercados de divisas, al ser usado en la industria aeronáutica y petroquímica. Su valor fluctúa entre los 2.500 y 3.000 dólares el kilo, es decir, más de 300 veces el valor del Cobre.

Chile es el principal productor de Renio en el mundo, con más de la mitad de la producción, seguido por Estados Unidos y Polonia.

Tablas de Producción Mundial de Renio (Brainard, 2023) (1)

El doctor en Química y ex decano de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Playa Ancha, Juan Camus, destaca que el Renio “es un mineral catalogado como crítico de acuerdo con el Registro Federal del Gobierno de Estados Unidos, y de alto valor, siendo Chile su productor principal”.

Según el Informe Mercado del Renio y su producción en Chile, publicado en 2016 por la Comisión Chilena del Cobre (Cochilco), “el Renio es uno de los metales más raros de la tierra. Tiene una alta dureza, elevados puntos de fusión y ebullición, muy buena resistencia al calor, es un buen conductor de electricidad, tiene alto coeficiente de elasticidad y alta resistencia a la fluencia”.

Sin embargo, el Renio es exportado sin declarar en los concentrados mineros, con excepción del Molibdeno, según un reportaje publicado por El Ciudadano.

UN METAL PARA ALTAS TEMPERATURAS

Por su resistencia a temperaturas extremadamente altas, el Renio es utilizado en la fabricación de piezas de turbinas de aviones o blindaje de naves espaciales. El profesor Ruiz León comenta que en aeronáutica se usa “en aleaciones metálicas con Níquel debido a que el Renio aporta en la resistencia a altas temperaturas al tener un punto de fusión muy alto. El Renio así transfiere al material esta propiedad y evita que el motor y las hélices se desgasten”.

El punto de fusión del Renio, que es la temperatura en que cambia de sólido a líquido, es de 3182°C, siendo la tercera temperatura de fusión más alta entre todos los elementos luego del Carbono y Wolframio.

Para tener una comparación, el hierro es a 1.538ºC, es decir, el Renio dobla su capacidad de resistir altas temperaturas.

También el Renio tiene el punto de ebullición más alto (5596°C), con una gran densidad (21.03 g/cm³), lo que le otorga dureza y gran resistencia a la corrosión y deformaciones. Todas estas características lo convierten en un metal estratégico.

Camus, agrega que el Renio es uno de los metales más pesados (21,03 g/cm3), siendo por ello usado en la fabricación de aviones de última generación y cohetes, así como también en termopares. Estos son hechos a partir de la aleación con Wolframio y Tantalio, lo que sirve para fabricar termopares, sensores que pueden medir la temperatura hasta los 2500º C.

Motor de avión en el cual se ha utilizado Renio en las aleaciones de metales para hacerlo resistente a altas temperaturas. Fuente: ARM

Según el informe de Cochilco, otras demandas de Renio para aplicaciones secundarias alcanzaban el 13%, siendo usado el mineral en fabricación de puntos de contacto eléctrico, linternas, elementos de calor, tubos de vacío, tubos de rayos X y otros procedimientos médicos y biotecnológicos.

En la industria petrolera el Renio se usa como catalizador junto al platino. “Se trata de una aleación que tiene una propiedad catalítica que te permite generar combustibles de alto octanaje. Esta propiedad significa que tiende a hacer más rápido una reacción química, por lo que es requerido en la industria química”- destaca el profesor Ruiz León.

Camus, por su parte, destaca la utilidad del Renio como catalizador en la industria química, sirviendo en la oxidación del amoniaco y metano, así como también en la hidrogenación del etileno y alcoholes.

Ruiz León llama la atención respecto del renovado interés sobre los usos industriales del Renio. “Como tiene estas propiedades catalíticas, muy parecido al Platino, se está comenzando a usar en la catalización de hidrógeno. Pasa que si bien el Platino es muy eficiente, es extremadamente caro, así que si logras cambiarlo por un metal parecido es una ganancia en costos. Y hoy hay quienes están probando el Renio”.

RENIO EN EL TRATAMIENTO DEL CÁNCER

Recientemente se han encontrado aplicaciones en biomedicina del Renio, destacando experimentos que dan cuenta que se puede utilizar en el control del cáncer, investigaciones que fueron pioneras en Chile.

Se trata de las pesquisas del doctor en Biociencias Moleculares, César Echeverría, quien hoy dirige el Laboratorio de Biología Molecular y Genómica de la Facultad de Medicina, de la Universidad de Atacama.

Quisimos saber con el investigador cómo es que llegó a interesarse por el Renio y cómo llegó a experimentar con dicho mineral.

Echeverría cuenta que su interés por el Renio surgió mientras realizaba su doctorado en Biociencias Moleculares en la UNAB. Cuenta que “ya tenia experiencia investigando las propiedades antitumorales de algunos precursores de flavonoides, cuando el investigador Rodrigo Ramirez-Tagle, que realizaba el doctorado de Fisicoquímica Molecular, me mostró un nuevo compuesto que estaba investigando: era un clúster de Renio que se usaban en paneles fotovoltaicos, los que eran sintetizados con materias primas importadas desde Estados Unidos y Europa. Fue ahí cuando sospechamos que podían tener un alto potencial redox, esto es que puede alterar la capacidad oxidativa de la célula, esto es importante porque las células tumorales son sensibles a cambios en los niveles de estrés oxidativo”.

Ya con el clúster de Renio, (Re6 Se8I 63−), Echeverría nos contó que realizaron experimentos en placas de cultivo de células normales y tumorales humanas, a través de una técnica fluorescente que mide la viabilidad celular, esto quiere decir que entre más fosforese más células continúan vivas. Cuando se agregaba cantidades crecientes del clúster de Renio menos fluorescencia era detectada, concluyendo que había menos actividad metabólica y por lo tanto más células tumorales muertas. A este valor se le conoce como EC50, que es el valor en el cual una concentración de un compuesto disminuye a la mitad (50%) las células vivas.

Luego comparó las mismas cantidades crecientes del clúster de Renio en cultivo de células normales como control. “Esto fue un gran resultado para nosotros, ya que el clúster no mataba las células normales al mismo EC50 que destruía las células tumorales después de 72 horas de tratamiento, esta observación demostraba selectividad del clúster por células anormales por sobre las sanas” – cuenta Echeverría.

Los científicos comunicaron sus observaciones un artículo publicado en New Journal of Chemistry en 2012 (2)

Echeverría resume sus pesquisas con la frase: “es lo que siempre buscamos,se trata de encontrar compuestos nuevos que tengan una mayor selectividad por células tumorales a menores dosis posibles y puedan en el futuro no tener los efectos adversos de los compuestos quimioterapéuticos”.

El investigador explica que “siempre esperamos que estos nuevos compuestos provoquen una muerte celular programada, un suicidio celular conocido como apoptosis, que se define como la capacidad que tienen las células de poder suicidarse ante un estrés. Las células tumorales adquieren muchas mutaciones, entre ellas las responsables del control de la apoptosis haciendo que las células se dividan de forma descontrolada generando el cáncer. Lo que hacen los clúster de Renio es reactivar esa capacidad de apoptosis para que las células cancerígenas mueran. Se gatilla el mecanismo que activa el suicidio de la célula”.

Hoy Echeverría continua en Copiapó su búsqueda de compuestos antitumorales, volcándose su mirada esta vez sobre las plantas que emergen en el desierto florido.

“Tenemos compuestos de extractos vegetales del desierto florido y llegamos a ellos entendiendo que los efectos abióticos donde viven estas plantas que permiten suponer que tienen metabolitos especiales que les permiten soportar la intensa radiación solar, lo que podría también ayudar en la lucha contra cáncer”- cuenta.

Así en la última floración del desierto, tomaron muestras de 50 plantas.

El año pasado junto al doctor Javier Echeverría, de la Universidad de Santiago (USACH), publicaron un artículo en la revista Frontier in Pharmacology, detallando sus investigaciones con la tomatina, un alcaloide encontrado en los tallos y hojas de las plantas de tomate (3).

De igual modo, pese a que han pasado ya más de una década desde la publicación de su paper pionero en las investigaciones con clúster de Renio, sigue usándolos en las pesquisas que lleva a cabo en la UDA. Hace menos de un mes presentó un trabajo, realizado junto a un alumno de Medicina en el Congreso de la Sociedad Chilena de Biología Celular, ocasión en la que mostraron los resultados de estos nuevos clúster de Renio en Hepatoma humano.

Recientemente fue publicada una revisión de los usos del Renio en el diagnóstico y tratamiento del cáncer, hecha por investigadores de la Escuela de Materiales y Química del Instituto del Bismuto y Renio, de la Universidad de Shanghai para Ciencia y Tecnología (USST), dirigidos por Qingwen Qi. Los científicos chinos destacaron la cualidad del mineral de tener más electrones de valencia en su capa exterior, lo que podría ser aprovechado en el tratamiento de tumores. Si bien, se han realizado estudios sólo a nivel celular, destacaron los investigadores, poder cambiar el ligando de los complejos de Renio podrían ser aplicados en la eliminación de células cancerosas, así como también podrían superar la resistencia de los tumores o mejorar la resistencia del cuerpo a la radiación (4).

En Chile, el camino para hacer estas investigaciones requiere de financiamiento, que en la actualidad ha sido solventado por programas del Gobierno Regional de Atacama. Echeverría nos cuenta que ahora corresponde ensayar el compuesto a base de Renio en ratones. Para el artículo sobre las propiedades de la tomatina tuvo que recurrir a varios proyectos que tenían sus colegas para poder adquirir los animales. “Para hacerlo debimos financiar con varios científicos, colaborar con el bioterio de la Universidad Católica del Maule y de esta manera acceder a ratones inmunodeprimidos, para así lograr experimentos en Fase 2 con animales”- cuenta.

Para superar la toxicidad del Renio, comenta que se usa la menor cantidad posible y hoy tiene una estrategia para usarlo con nanoteconología de entrega de drogas. Es una investigación que lleva en conjunto con los investigadores de la UDA, Simón Guerrero, Jebiti Haribabu y Diego Oyarzún. “El desafío es tomar estos compuestos que son tóxicos para células tumorales y colocarlos en una molécula nanotecnológica que pueda ser capaz de entregar este compuesto directamente en el tumor, y evitar que interaccione con células sanas”- nos cuenta.

Respecto del origen del Renio que usan en sus investigaciones, Echeverría cuenta que por la necesidad de un alto grado de pureza se compra afuera del país. Pese a que Chile es el principal productor de Renio en el mundo, los pesquisadores en Chile deben recurrir al Renio refinado del laboratorio Merck.

Mauricio Becerra R.

El Ciudadano

CITAS

(1) Brainard, J. The availability of primary rhenium as a by-product of copper and molybdenum mining. Miner Econ (2023). https://link.springer.com/article/10.1007/s13563-023-00392-0

(2) Echeverría, C., Becerra, A., Nuñez-Villena, F., Muñoz-Castro, A., Stehberg, J., Zheng, Z., Arratia-Perez, R., Simon, F., & Ramírez-Tagle, R. (2012). The paramagnetic and luminescent [Re6Se8I 6]3- clúster. Its potential use as an antitumoral and biomarker agent. New Journal of Chemistry, 36(4), 927-932. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2012/nj/c2nj21016a

(3) Echeverría Cesar, Martin Aldo, Simon Felipe, Salas Cristian O., Nazal Mariajesus, Varela Diego, Pérez-Castro Ramón A., Santibanez Juan F., Valdés-Valdés Ricardo O., Forero-Doria Oscar, Echeverría Javier. In Vivo and in vitro antitumor activity of tomatine in hepatocellular carcinoma. Frontiers in Pharmacology, 9 (13), 2022. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fphar.2022.1003264/full

(4) Qi Q, Wang Q, Li Y, Silva DZ, Ruiz MEL, Ouyang R, Liu B, Miao Y. Recent Development of Rhenium-Based Materials in the Application of Diagnosis and Tumor Therapy. Molecules. 2023 Mar 17;28(6):2733 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10051626/