Publicado en Esparciencia el 21 agosto 2020. Leé las otras notas aquí :-)
El nuevo milenio sigue desafiando el género humano con problemas de índole global. En la Universidad Nacional de San Martín nos cuentan cómo, en las últimas décadas, las nanotecnologías han abordado estos desafíos y generado soluciones.
La pandemia de COVID-19 no es el único desafío social, político, económico y científico-tecnológico que se presenta en escala global. Hace ya muchas décadas que todas las naciones del planeta están afectadas por las mismas dificultades en temas de salud, recursos energéticos y cuidado del medioambiente. Si bien el carácter transnacional de estas cuestiones requiere acuerdos entre grandes coaliciones de países, muchas veces las preguntas de tipo científico-tecnológico relacionadas con ellas encuentran sus respuestas en objetos, por el contrario, muy chiquitos; de hecho, en nano-objetos. El cuarto webinar de UNSAM RESPONDE SOBRE CIENCIA, ciclo de encuentros virtuales organizado por el vicerrectorado de la Universidad de San Martín, que tuvo lugar el 13 de agosto, ofreció una amplia panorámica de las posibilidades que presenta el mundo nanotecnológico.
Hernán Míguez García (Instituto de Ciencia de Materiales en Sevilla) y Galo Soler Illia (Instituto de Nanosistemas de la Universidad Nacional de San Martín), huéspedes del webinar UNSAM RESPONDE SOBRE CIENCIA de Agosto 2020. Foto: Universidad Nacional de San Martín, 2018.
Por ejemplo, el grupo de investigación de Nanoarquitecturas del Instituto de Nanosistemas (INS) de la Universidad Nacional de San Martín desarrolló una metodología para recuperar metales preciosos de desechos electrónicos como celulares, computadoras o heladeras. El estudio se publicará en las próximas semanas en la revista científica Waste Management. Como explicó el doctor Galo Soler Illia, director del grupo y decano del INS, la concentración de oro en este tipo de desechos es de 100 a 300 gramos por cada tonelada de material, más de lo que se encuentra en las minas. Resulta entonces claro que la recuperación de metales conlleva beneficios ambientales, ya que son en general tóxicos para los humanos, y también ventajas económicas, pues muchos de ellos son preciosos. Para llegar a un protocolo eficaz y comercializable el equipo de la UNSAM trabajó durante 4 años en un Proyecto de Desarrollo Tecnológico y Social en colaboración con la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) y la empresa Tecsan, que se ocupa de servicios vinculados con el medio ambiente y los desechos en Buenos Aires y Córdoba. El costo energético y ambiental del proceso propuesto por el INS para recuperar los metales preciosos como oro, plata y cobre de la basura generada por objetos electrónicos es más bajo que el de las técnicas que se emplean actualmente. Con este protocolo, los metales se obtienen directamente en forma de nanopartículas en pleno cumplimento de la filosofía de la economía circular, como subrayó Soler Illia. Estas partículas, de hecho, se pueden utilizar a su vez en nanosensores.
Otro tipo de nanopartículas presentadas por el científico pueden ser utilizadas para bajar las dosis de los medicamentos para combatir el cáncer, reduciendo así los efectos adversos que producen en los pacientes. Un nanómetro corresponde a la dimensión de tres moléculas de agua, hecho que hace que los objetos de este tamaño, debidamente estructurados, puedan interactuar con los receptores de células humanas y transportar de forma específica las moléculas de los productos utilizados en las terapias de cáncer hacia los órganos afectados. Los experimentos in vitro demuestran la alta eficacia de este proceso y se están haciendo muchos esfuerzos para que este mecanismo se pueda utilizar también en organismos vivos, donde los procesos son más complejos y las enzimas o proteínas del torrente sanguíneo limitan las funcionalidades de estas nanopartículas transportadoras.
Las dimensiones de los objetos no sólo determinan cómo estos interactúan con las células; también cambian sus comportamientos en presencia de luz. Las propiedades ópticas de los materiales dependen de la naturaleza y distribución en el espacio de los átomos que los componen.
Imágenes al microscopio electrónico de diferentes estructuras de materiales ópticos. Foto: Hernán Míguez García, Instituto de Ciencia de Materiales en Sevilla (Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Universidad de Sevilla).
El doctor Hernán Míguez García, investigador y profesor del Insitituto de Ciencia de Materiales en Sevilla (ICMSE), invitado internacional del webinar, mostró cómo, trabajando a escala nanométrica, los científicos pueden manipular la estructura de los materiales, organizándola de forma ordenada o desordenada y definiendo así sus propiedades ópticas. Míguez García explicó que lo mismo pasa con los escarabajos de diferentes colores. Sus superficies están hechas por las mismas moléculas de quitina. Cuando están organizadas en capas ordenadas, el escarabajo aparece de color azul metálico, mientras que si están desordenadas el escarabajo será blanco. Fue, de hecho, inspirándose a la biología de los insectos que, hace ya algunos años, el grupo de materiales ópticos multifuncionales dirigido por el mismo Míguez García en el ICMSE, en colaboración con el Departamento de Física de la Universidad de Oxford, creó celdas solares de diferentes colores. El ingrediente que permitió este logro fue la introducción de espejos porosos capaces de reflejar selectivamente un color determinado en el interior de las celdas solares de perovskita. Este tipo de celdas solares han mejorado su eficiencia desde casi el 4% hasta más del 25% en solamente una década, y dotarlas de color puede facilitar su integración tanto arquitectónica como en distintos tipos de dispositivos.
Muchos otros nano productos fueron presentados por los dos científicos durante el webinar. Lo que queda claro es que la nanotecnología forma parte, desde hace ya algunas décadas, de la vida diaria, como expresó Soler Illia, y seguirá expandiéndose. El mundo industrial busca en las nanotecnologías la innovación que pueda resolver muchos de los desafíos globales contemporáneos. Según la base de datos de productos nanotecnológicos son 2463 las empresas que en 62 países diferentes se enfocan en el desarrollo, utilización y comercialización de nanotecnología para múltiples usos.
Una de las razones que permitieron y permiten el crecimiento del universo nanotecnológico es la colaboración internacional y la interdisciplinariedad. Los científicos de diferentes áreas pueden abordar el mismo problema desde puntos de vista distintos, recurso fundamental para responder a los desafíos de este milenio. Quizás los gobernantes del mundo puedan encontrar inspiración en estas prácticas científicas y proponer soluciones políticamente innovadoras y de impacto global.