Nanopurificación de agua y suelo

08.08.2015

Los contaminantes químicos a menudo resultan escurridizos y difíciles de destruir: las moléculas de muchos pesticidas y, por ejemplo, el bisfenol A, que se usa en la producción de plásticos, son muy resistentes a la descomposición en condiciones normales, por lo que limpiar el agua y el suelo de tales sustancias se convierte en un asunto muy costoso y lento: después de todo, aquí es necesario atrapar de alguna manera los contaminantes del medio ambiente para destruirlos más tarde con métodos especiales.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts han creado nanopartículas especiales que podrían simplificar enormemente la lucha contra tales contaminantes. Ferdinand Brandl (Ferdinand Brandl), Nicolas Bertrand (Nicolas Bertrand) y sus colegas sintetizaron una sustancia polimérica a partir de polietilenglicol y ácido poliáctico; el primero forma parte de gotas para los ojos, pastas de dientes, laxantes, etc. y, por lo tanto, es inofensivo y el segundo sirve como uno de los principales componentes del plástico biodegradable. Las nanopartículas hechas de dicho polímero consisten en un núcleo hidrofóbico y una capa hidrofílica; debido a las fuerzas moleculares, los contaminantes hidrófobos, que tratan de llegar a la capa interna de la nanopartícula, se adhieren a su superficie.

Pero de esta forma, el contaminante permanecerá en solución, incluso si se adhiere a las nanopartículas. El truco es que el polímero del que están hechas las partículas se destruye bajo la acción de la radiación ultravioleta, de modo que la capa hidrofílica desaparece y el núcleo hidrofóbico se despliega, "explota"; ya no está estabilizado por la capa hidrofílica que, debido a a la interacción con el agua, mantuvo el interior de la partícula en una condición compacta. Las partículas expandidas con moléculas contaminantes adheridas se unen y, como resultado, se obtiene un agregado supramolecular bastante grande. Solo que, a diferencia de las moléculas dañinas individuales y las partículas individuales, tales agregados son fáciles de recolectar: ​​pueden precipitarse por centrifugación o, por ejemplo, simplemente filtrarse.

Utilizando estas nanopartículas, los científicos han podido purificar soluciones que contienen ftalatos y bisfenol A, que interfieren con las vías de señalización hormonal; las partículas también demostraron ser efectivas en la limpieza del suelo de hidrocarburos policíclicos aromáticos, que se forman durante la combustión incompleta de varios tipos de combustible y que, como se sabe, pueden ser fuertes cancerígenos. El polímero desplegado no puede volver a plegarse en una nanopartícula, y si por alguna razón el microbulto de polímero no se asienta y filtra, entonces, hecho de material biodegradable, se colapsará con el tiempo, es decir, no habrá contaminación adicional.

Una gran ventaja del método es su simplicidad: la sustancia de las nanopartículas se sintetiza a temperatura ambiente, no es necesario modificarlas (arrancan sustancias de la solución de manera no específica y son adecuadas para cualquier químico hidrofóbico), la purificación se produce sin complejos procedimientos de varias etapas.

Además, una relación suficientemente grande entre el área superficial y el volumen permite que un pequeño número de nanopartículas capture muchas moléculas dañinas. Según el pensamiento inicial de los autores del trabajo, se suponía que tales partículas entregarían el fármaco a las células cancerosas, pero el obstáculo fue la necesidad de luz ultravioleta, que, en primer lugar, no atraviesa bien la piel y, en segundo lugar, daña el ADN de esas células, incluidas las sanas, a las que llegó.

Y, sin embargo, el método puede encontrar aplicación no solo en la limpieza del medio ambiente de contaminantes, sino también en medicina, farmacología, química analítica e incluso en la industria alimentaria: por ejemplo, utilizando nanopartículas que se despliegan y pegan, es posible eliminar la cafeína cuando preparación de café descafeinado.

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