Aplicaciones de la Nanotecnología

Emplean nanotecnología en invernaderos

La luz del sol es importante para el crecimiento y desarrollo de las plantas; no obstante, el exceso de ella puede ser perjudicial en su crecimiento. Por ello, en la agricultura protegida se emplean películas plásticas que ayudan a controlar la radiación, humedad, temperatura y composición gaseosa dentro de los distintos espacios, tales como los invernaderos.
Las propiedades ópticas de estas cubiertas pueden modificar la cantidad de energía solar que llega al cultivo, de tal manera que sólo pase aquella que le resulte benéfica, como es el caso de la radiación fotosintéticamente activa y de la difusa.
Con el propósito de crear películas protectoras de rayos ultravioleta (UV) con aplicación a invernaderos, científicos del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) decidieron emprender un proyecto en el que emplearon nanopartículas cerámicas como principio activo.
De acuerdo con lo expresado por la doctora Graciela Morales Balado, titular del proyecto, se sabe que estas nanopartículas, específicamente de óxido de zinc (ZnO), son ampliamente utilizadas como protectores UV en cremas y productos de cosmetología, entre otras aplicaciones; estas partículas actúan como protectores de rayos ultravioleta que evitan la degradación de los polímeros y extienden el tiempo de vida útil de las películas.
Asimismo, los científicos investigaron las condiciones experimentales bajo las cuales se incrementa la protección UV sin que por ello decaigan las propiedades mecánicas de las películas plásticas, tales como elongación (alargamiento que sufre un cuerpo al someterse a esfuerzo de tracción), tensión, rasgado y resistencia al impacto por caída de dardo (objetos), entre otras.
Todas las cubiertas fueron analizadas por microscopía (técnica de producir imágenes visibles de estructuras o detalles demasiado pequeños para ser percibidos a simple vista), con el fin de evaluar la distribución y dispersión de las nanopartículas en los materiales, comentó la doctora Morales Bolardo.
En esta tónica, el equipo de trabajo del CIQA evaluó las propiedades ópticas de las películas, tales como bloqueo a la radiación UV, infrarrojos lejano y cercano, porcentaje de luz fotosintéticamente activa y radiación difusa.
Comentó la investigadora Graciela Morales que, según los resultados obtenidos, puede accederse a diferentes formulaciones en las cuales la protección UV puede ser igual o superior a 85 por ciento con tiempos de duración a la intemperie de aproximadamente dos años, sin que por ello haya pérdida en las propiedades mecánicas.
Las mejores formulaciones fueron evaluadas en microtúneles (técnica de cultivo en que se emplean láminas de plástico y arcos de hierro para proteger a las plantas) y con la producción de una hortaliza de estación.
En estas pruebas se detectó que las películas formuladas con nanopartículas presentaron un mejor desarrollo del cultivo, razón por la cual serán evaluadas posteriormente en invernaderos.
En esta investigación, el CIQA, institución que forma parte del Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt, colabora con empresas nacionales productoras de nanopartículas para ampliar el espectro de su aplicación, concluyó la doctora Morales Balardo.
Cabe señalar que el proyecto es financiado por los Fondos Mixtos del Gobierno del estado de Coahuila y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt). (Agencia ID)

Usan nanotecnología para eliminar metales del agua

Aunque el recurso hídrico que se distribuye en los hogares del país es potable, diversos estudios han cuestionado de manera constante la existencia de metales pesados aun después de procesos de tratamiento y potabilización.
De acuerdo con el Sistema de Monitoreo de la Comisión Nacional del Agua, de 2003 a 2007, 10.1 por ciento de este recurso en el país estaba fuertemente contaminado por descargas municipales y de origen industrial.
Con la intención de diseñar un filtro que permitiera reducir o eliminar el contenido de metales tóxicos, hasta niveles de concentración que no representen riesgo para la salud humana, los doctores José René Rangel Méndez y Vladimir Escobar, del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICyT), iniciaron hace cuatro años una investigación en la que se emplea nanotecnología en el proceso de tratamiento y purificación del recurso hídrico.
Según Rangel Méndez, líder de la investigación, el proyecto consiste en emplear compuestos con base en “tubos de carbono de diámetro nanométrico (millonésima parte de un metro), parecidos a un popote, cuya superficie es semejante a los enrejados de los gallineros debido al arreglo hexagonal de átomos de carbono del que están constituidos. Asimismo, y en función de su estructura, son clasificados en monocapa o multicapa, a estos últimos si se les observa de cerca están compuestos de tubos concéntricos”, apuntó.
Esos materiales, señaló el investigador, hay que activarlos por medio de su modificación a nivel molecular. Ello se logra al agregar, por ejemplo, átomos de nitrógeno u oxígeno para convertirlos en “nanoimanes” que atraigan especies metálicas como el plomo, cadmio y zinc; o compuestos orgánicos del tipo del fenol, que es utilizado en la fabricación de ácido acetilsalicílico, enjuagues bucales y pastillas para el dolor de garganta.
Cabe señalar que los elementos antes mencionados son indicados como prioritarios por la Norma Oficial Mexicana NOM-003-Semarnat-1997, que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en agua para uso y consumo humano.
Por otro lado, Rangel Méndez expuso que a este proceso de atracción-remoción de especies se le conoce como adsorción, y consiste en acumular o concentrar  moléculas o sustancias en una superficie o interface. Asimismo, refirió que materiales carbonosos, como el carbón activado, son los adsorbentes de mayor uso a nivel mundial en sistemas de tratamiento, tanto de líquidos como de gases.
El investigador de la instancia perteneciente al Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt reconoció que aun cuando el filtro está terminado y su eficacia se ha comprobado, todavía falta determinar su factibilidad económica y hacer pruebas toxicológicas que determinen si el agua que se obtenga puede emplearse para consumo humano.
No obstante, Rangel Méndez se mostró optimista ante las futuras aplicaciones del compuesto obtenido en sistemas de remoción de metales pesados y compuestos orgánicos, sobre todo en el ramo farmacéutico y como componente fundamental en sensores implementados en el monitoreo de la calidad del agua. Lo cierto, dijo, es que la nanotecnología es de las líneas de investigación más socorridas y va a impactar en muchos ramos. Según refirió el experto, hace cinco años, el costo de un gramo de nanotubos era de mil dólares (alrededor de 13 mil pesos) y hoy en día es posible conseguirlo a 20 dólares (aproximadamente 260 pesos).
De momento, y tras cuatro años de trabajo, Rangel Méndez adelantó que los resultados obtenidos están en proceso de publicación, mientras que el IPICyT analiza las posibilidades de patentar el filtro. (Agencia ID)
Incrementar las posibilidades de éxito en el tratamiento del cáncer depende de la detección temprana de las células malignas en el organismo. Por ello, expertos del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) trabajan en el desarrollo de un método basado en el uso de nanopartículas de oro que al emitir luz revelen la ubicación exacta de dichas células en las primeras etapas de la enfermedad.

Nanopartículas de oro contra el cáncer


De acuerdo con el doctor Elder de la Rosa Cruz, jefe de la División de Fotónica del centro de investigación y líder del proyecto, para detectar el cáncer es necesario localizar proteínas específicas que rodean a las células malignas, cuya ubicación se dificulta con los métodos actuales, pues en las primeras etapas de la enfermedad la concentración de las partículas es muy baja y no pueden ser detectadas.
Por lo anterior, para confirmar que un paciente tiene cáncer, antes de realizar las pruebas necesarias, se induce la multiplicación de dichas proteínas a fin de asegurar que su cantidad sea lo suficientemente elevada y se puedan descubrir.
“El método (de detección) en que nosotros trabajamos funciona de manera diferente. Generamos una nanopartícula (de oro) y en su superficie agregamos anticuerpos asociados a las proteínas expresadas por el cáncer. De modo que cuando introducimos al tejido enfermo la nanopartícula, ésta se adhiere a las células malignas”.
Posteriormente, los investigadores del CIO irradian el tejido con una fuente luminosa (luz infrarroja) con el objetivo de  detectar la luz que emiten las nanopartículas y conocer su ubicación, con lo cual se localiza la región del tejido que está dañada.
“Con este método logramos detectar las proteínas en concentraciones muy bajas, lo que nos permite detectar el cáncer en estadios tempranos. Por ejemplo, con procesos convencionales yo puedo detectar un gramo de proteína, al tiempo que nuestro método es capaz de detectar un miligramo, lo que es más eficiente”, señaló el experto.
De la Rosa Cruz ha probado sus nanopartículas de oro en muestras de tejidos mamario y cervicouterino, donadas por las escuelas de Medicina y Medicina del Trabajo, ambas de la Universidad de Guanajuato.
Las nanopartículas de oro empleadas por el grupo de investigadores del CIO no son las únicas probadas; sin embargo, ha centrado su trabajo en ellas debido a que su grado de toxicidad es menor al de otros materiales.
“Esto las hace excelentes candidatas para ser introducidas al cuerpo y hacer aplicaciones in vivo. Además tienen otra ventaja: absorben cierto color de la luz, de modo que si les entregamos el color adecuado, las partículas se calientan e incrementa su temperatura alrededor de cinco grados, suficientes para quemar las células cancerigenas. Esto quiere decir que (en el futuro) no sólo podríamos detectar el cáncer en etapas tempranas, sino incluso destruir las células cancerígenas”, expuso el investigador.
A pesar de que son menos ofensivas para el organismo humano por su baja toxicidad, utilizar las nanopartículas de oro en la detección o tratamiento del cáncer aún no es posible, advirtió el investigador, pues primero se requiere encontrar una sustancia capaz de encapsularlas y evitar que se descompongan en el organismo y afecten la salud del paciente.
“Estamos aún en pañales para lograr que el organismo desechen las nanopartículas. Lo que hemos hecho es optimizar su respuesta luminiscente (aumentar su capacidad para emitir luz), lo cual me permite usar concentraciones muy bajas y, en consecuencia, reducir su toxicidad. El siguiente paso en la investigación será envolver las nanopartículas en alguna sustancia para que el cuerpo pueda desecharlas”, mencionó De la Rosa Cruz.
El doctor mencionó que una de las sustancias que piensan probar para envolver las nanopartículas es el quitosano, un polímero que se extrae de la cáscara del camarón. Esta fase del proyecto comenzará en el verano próximo, por lo que esperan tener los primeros resultados sobre la eficacia del compuesto en un año, aproximadamente.
Para esta nueva etapa del desarrollo, como en años anteriores, el investigador contará con la colaboración de especialistas de la Universidad de Texas en Austin y San Antonio. (Agencia ID)


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