El anuncio del Premio Nobel de Química 2025 evoca de inmediato una célebre afirmación de Marcellin Berthelot, uno de los fundadores de la Química moderna:

“La chimie crée son objet. Cette faculté créatrice, semblable à celle de l’art lui-même, la distingue essentiellement des sciences naturelles et historiques.”[1]

Con esta sentencia, Berthelot subrayaba la naturaleza singularmente creativa de la Química: una disciplina que no se limita a describir la realidad, sino que posee la capacidad de generar nuevas entidades materiales, ampliando los límites de lo posible. Esta concepción contrasta con la crítica formulada décadas más tarde por John Maddox, editor de Nature, quien sostuvo que la Química había perdido su identidad como Ciencia autónoma, señalando como ejemplo el Premio Nobel de Química de 1985, concedido a Herbert A. Hauptman y Jerome Karle por sus aportes matemáticos a la cristalografía [Maddox, Nature, 1985].[2]

El Nobel de este año 2025 parece responder de forma contundente a esa crítica. Ha sido otorgado a Omar M. Yaghi, Susumu Kitagawa y Richard Robson por el desarrollo de las estructuras metal-orgánicas (Metal-Organic Frameworks, MOFs), materiales cristalinos formados por la unión de iones metálicos con ligandos orgánicos. Estas estructuras tridimensionales, comparables a redes moleculares, presentan poros internos altamente definidos y ajustables, con superficies internas que pueden alcanzar hasta 7000 m² por gramo. Esta extraordinaria porosidad convierte a los MOFs en auténticas esponjas moleculares, capaces de almacenar gases, catalizar reacciones químicas, purificar agua o liberar fármacos de forma controlada.

MOFs: Arquitecturas moleculares con precisión atómica

Los MOFs son materiales híbridos cristalinos que combinan nodos metálicos (iones o clústeres metálicos) con ligandos orgánicos multitópicos, que son capaces de interactuar y enlazarse simultáneamente con varios centros metálicos o iones, formando redes periódicas tridimensionales. Esta arquitectura modular permite diseñar materiales con una precisión casi atómica, donde cada componente cumple una función estructural y funcional específica.

Desde el punto de vista estructural, los MOFs están formados por:

• Nodos metálicos: que pueden ser iones como el zinc(II), el cobre(II) o el zirconio(IV), o bien clústeres metálicos complejos (SBUs, Secondary Building Units), actuando como vértices de la red, y
• Ligandos orgánicos: moléculas con múltiples grupos funcionales (ácidos carboxílicos, imidazoles, piridinas) que enlazan los nodos metálicos y definen la geometría del material.

Estas características permiten obtener materiales con:

• Áreas superficiales específicas que superan los 7000 m²/g, equivalentes a más de un campo de fútbol por gramo.
• Volúmenes de poro superiores a 2 cm³/g, lo que los convierte en los materiales más porosos conocidos.
• Tamaños de poro ajustables, desde microporos (<2 nm) hasta mesoporos (>2 nm), lo que permite seleccionar qué moléculas pueden entrar o salir.
• Topologías diversas: desde estructuras simples hasta redes altamente complejas, muchas inspiradas en patrones cristalográficos.

Funcionalidad a la carta

La verdadera revolución de los MOFs radica en su funcionalización programable. Al modificar los componentes metálicos o los ligandos orgánicos se pueden diseñar materiales con propiedades específicas, por ejemplo:

• Captura selectiva de gases: la incorporación de grupos amina o de sitios metálicos coordinantes puede permitir a los MOFs atrapar selectivamente gases como el dióxido de carbono, el metano o el hidrógeno.
• Catálisis heterogénea: los centros metálicos pueden actuar como sitios activos, o bien se pueden incorporar catalizadores en los poros para facilitar reacciones específicas.
• Conductividad eléctrica y fotónica: algunos MOFs han sido diseñados con ligandos conjugados o metales con actividad redox, lo que les confiere propiedades semiconductoras o fotocatalíticas.
• Sensores moleculares: la alta superficie y la posibilidad de funcionalización permiten detectar analitos específicos mediante cambios en fluorescencia, color o conductividad.

Aunque ya existían materiales porosos como las zeolitas, su composición limitada restringía su funcionalización. Fue en los años 90 del siglo pasado cuando Omar Yaghi, investigador de origen palestino y nacionalidad jordano-estadounidense, propuso un enfoque radicalmente nuevo: diseñar materiales como si fueran construcciones modulares, eligiendo metales y ligandos para crear estructuras con propiedades específicas. Así nació la Química reticular, una disciplina que ha transformado la forma en que concebimos y fabricamos materiales sólidos.

Este cambio conceptual representa una auténtica revolución: ya no se trata únicamente de descubrir materiales, sino de diseñarlos a medida. La modularidad de los MOFs permite ajustar mediate su síntesis sus propiedades electrónicas, su estabilidad, el tamaño de sus poros y su funcionalidad química. Por ejemplo, se pueden incorporar grupos polares para capturar CO₂, añadir grupos hidrofóbicos para almacenar combustibles o fármacos, o utilizar metales como centros catalíticos activos. Gracias a esta versatilidad, los MOFs se han convertido en una herramienta clave para abordar desafíos globales como el cambio climático, la transición energética, la purificación del agua y el desarrollo de terapias avanzadas.

Un Nobel que marca un cambio de paradigma

 El Premio Nobel de Química 2025 es excepcional por múltiples razones. Desde el punto de vista científico, porque reconoce un cambio de paradigma: la Química reticular integra la Química de coordinación, la Química orgánica, la Ciencia de Materiales y la Nanotecnología en una nueva forma de pensar y crear. Desde el punto de vista humano y social, porque es una historia de superación que demuestra que la Ciencia no es sólo un ascensor social, sino una auténtica lanzadera hacia el futuro. La trayectoria de Omar Yaghi, un inmigrante que encontró en la Ciencia no solo una carrera, sino una vía para transformar el mundo, es un ejemplo arquetípico de cómo el talento puede surgir en cualquier lugar, siempre que se le brinden las oportunidades adecuadas.

 MOFs y biomedicina: una frontera en expansión

Más allá de sus aplicaciones industriales y ambientales, los MOFs han abierto una nueva frontera en el ámbito biomédico. Su estructura altamente porosa y su enorme área superficial permiten encapsular moléculas terapéuticas y liberarlas de manera controlada, respondiendo a estímulos como cambios de pH, temperatura o presencia de enzimas. Esta capacidad los convierte en candidatos ideales para sistemas de liberación dirigida de fármacos, especialmente en tratamientos como la quimioterapia, donde se busca maximizar la eficacia y reducir efectos secundarios.

Además, los MOFs pueden incorporar otros iones metálicos que actúen como agentes de contraste en técnicas de imagen médica, como la resonancia magnética, y también se exploran para aplicaciones en imagen óptica y tomografía por emisión de positrones mediante la funcionalización con fluoróforos o radionucleidos. Otra línea prometedora es su uso en terapias fotodinámicas y fototérmicas: al integrar fotosensibilizadores en su estructura, los MOFs pueden generar especies reactivas de oxígeno bajo irradiación lumínica, una estrategia eficaz contra células tumorales. Incluso se estudia su potencial como plataformas para transportar material genético —como ARN de interferencia o ADN plasmídico— y proteínas terapéuticas, protegiéndolas de la degradación y facilitando su entrega en el sitio adecuado.

Sin embargo, este horizonte biomédico no está exento de desafíos. La biocompatibilidad y la posible toxicidad derivada de la liberación de iones metálicos son cuestiones críticas que exigen optimizar la composición y aplicar recubrimientos protectores. La estabilidad en medios biológicos también plantea dificultades, ya que muchos MOFs se degradan en presencia de agua, sales y proteínas, lo que obliga a diseñar estructuras más resistentes o recurrir a recubrimientos poliméricos. A ello se suman problemas de escalabilidad y reproducibilidad en la síntesis, así como la necesidad de cumplir estrictas normativas regulatorias antes de su aprobación clínica. Finalmente, lograr un control preciso sobre la carga y liberación de fármacos sigue siendo un reto técnico que requiere soluciones innovadoras.

Impacto y perspectivas: la química como arte de crear

Además del cambio de paradigma que implica la concesión del Premio Nobel de Química a las investigaciones sobre estas nanoestructuras, este avance confirma la vigencia de la afirmación de Berthelot: la Química no sólo describe la materia, sino que la crea, y precisamente en esa capacidad reside su poder transformador.

Los MOFs son la prueba tangible de que la Química puede diseñar materiales con propiedades inéditas, capaces de transformar sectores tan diversos como la energía, el medio ambiente y la Medicina, y afrontar desafíos globales como la captura de CO₂ o la liberación controlada de fármacos. Esta capacidad de crear lo que no existe es más valiosa que nunca: la creatividad química no solo redefine la materia: redefine nuestro futuro.

Referencias

[1] “La Química crea su objeto. Esta facultad creadora, semejante a la del arte mismo, la distingue esencialmente de las ciencias naturales e históricas.” Berthelot, Introduction à la chimie organique, Paris: Mallet-Bachelier, 1860.

[2] Maddox, J. “Is chemistry losing its identity?” Nature, 1985