Las nanopartículas «transformers» abren nuevas perspectivas para el suministro de medicamentos, procesos de gas y gestión de residuos peligrosos

11 diciembre 2018

CHEMICAL NEWS
expoquimia

Un equipo de España del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) que trabaja en Instituto de Ciencias de Materiales de Barcelona (ICMAB) ha desarrollado materiales nanoporosos en 3D que experimentan cambios de forma y se transforman en una estructura en 2D no porosa como resultado de estímulos externos, pudiendo luego volver a la estructura nanoporosa original en 3D cuando se invierten los estímulos, como se puede ver en este vídeo

Las nanopartículas han sido denominadas, en inglés, «transformers», como los luchadores robóticos de ciencia ficción que cambian su forma a voluntad, reorganizando sus partes de humanoide para adoptar otras formas alternativas.

Aplicaciones diversas

Algunas aplicaciones previstas de estos materiales son: membranas para la separación selectiva o adsorción de gases, catálisis para reacciones químicas, encapsulación y administración de fármacos para suministrar sustancias activas o adsorción de desechos peligrosos.

Como demostración conceptual de las aplicaciones potenciales, se ha logrado la encapsulación de moléculas de fullereno atrapándolas durante el proceso de transición reversible de 2D a 3D, mientras se forma la estructura. «El proceso observado constituye una nueva forma de encapsular moléculas grandes que no pueden difundirse fácilmente en materiales porosos», explica José Giner, del Laboratorio de Materiales Inorgánicos y Catálisis del ICMAB.

Cambio de forma

¿Cómo es posible este cambio de forma? Los investigadores han desarrollado estos materiales utilizando moléculas icosaédricas de boro, flexibles y esféricas, como ligandos. «La forma esférica de los ligandos es el factor clave que permite a las estructuras volver a su forma original, permitiendo la reorganización de las diferentes partes, y sin colapsar toda la estructura», asegura Giner. La idea de enlazadores de forma esférica que evitan el colapso de la estructura también puede entenderse así: dos capas se superponen una sobre la otra si están separadas por esferas, pero si se han usado pilares no esféricos, eso no es posible.

La transformación puede activarse por disolventes orgánicos convencionales, pero también por CO2 supercrítico verde, que es un estado fluido del dióxido de carbono en el que se mantiene en su temperatura crítica y su presión crítica o por encima de las mismas. El CO2 supercrítico se está convirtiendo en un importante disolvente comercial e industrial debido a su papel en la extracción química, además de su baja toxicidad e impacto ambiental.

Esta investigación en la revista internacional Advanced Materials.

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