Nanopartícules de carboni

Els nous materials ofereixen una plèiade de possibles aplicacions que estan canviant la vida i fan imaginar un món fascinant. Alguns d'aquests materials, són el grafè i els hidrogels. El grafè és, bàsicament, una làmina de carboni de tan sols un àtom de gruix, és a dir, el gruix és tan diminut que es podría assumir que es tracta d'un material de dues dimensions. No obstant això, les seves propietats són impressionants.

La resistència mecànica del grafè, és 300 vegades més gran que la de l'acer, i te una extraordinària lleugeresa, una làmina d'un metre quadrat pesa només 77 centèsimes d'mil·ligram.
Per fer-se una idea del lleuger que és, n'hi hauria prou un gram de grafè per a cobrir la superfície d'un camp de futbol. Aquestes propietats han fet del grafè un material molt apreciat en la indústria. Les seves aplicacions van des de l'aeronàutica fins als protectors de les pantalles dels mòbils. Però als avantatges mecàniques cal afegir un altre bon nombre de propietats associades, com la flexibilitat, conductivitat tèrmica, elèctrica i òptica, que amplien moltíssim les aplicacions possibles.

Si la làmina de grafè de grans dimensions és atractiva a escala macroscòpica, té un nombre molt variat d'aplicacions a escala molt més petita, a escala nanomètrica. Aquest és el camp en el qual investiga Ester Vázquez Fernández-Pacheco, professora a la Facultat de Ciències i Tecnologies Químiques de la UCLM, a Ciudad Real, investigadora de l'Institut Regional d'Investigació Científica Aplicada i cap del Grup de Nanoquímica MSOC.
El Grup de Nanoquímica MSOC centra els seus esforços en la recerca de formes d'obtenció i purificació de nanoestructures de carboni mitjançant tecnologies verdes. Els mètodes utilitzats permeten obtenir nanopartícules de grafè sense la utilització dels dissolvents, altament contaminants, habitualment utilitzats en la indústria. Els petitíssims trossos de grafè obtinguts, al costat d'altres materials, com els hidrogels, estan demostrant la seva utilitat en els sistemes biològics, mitjançant el disseny de materials intel·ligents, capaços de transportar i alliberar fàrmacs a l'organisme de forma controlada des de l'exterior, aprofitant les propietats elèctriques i tèrmiques d'aquests materials.

Un hidrogel és un polímer àvid per l'aigua. Els bolquers dels nadons estan carregats d'ells i demostren aquesta habilitat constantment, per descans dels pares. El grafè, en canvi, no és soluble en aigua, encara que sí pot dispersar-hi formant partícules molt petites, nanomètriques (recordem que un nanòmetre és una milionèsima d'un mil·límetre). L'interessant d'aquests comportaments sorgeix quan tots dos es combinen i es forma una partícula d'hidrogel amb partícules de grafè al seu interior.
Les nanopartícules de grafè absorbeixen molt bé les microones i responen a elles amb una elevació de temperatura. Una partícula d'hidrogel amb grafè, en ser irradiada amb microones, augmenta la seva temperatura i aquest augment pot ser útil de diverses maneres. Es pot induir un canvi en el volum al gel que podria ser emprat per alliberar un fàrmac. Així, un pacient al que potencialment li han injectat les nanopartícules, podria alliberar el fàrmac en el lloc desitjat simplement irradiant des de l'exterior amb microones la zona adequada. També es podria posar el gel en contacte amb la pell o emmagatzemat a sota ella i alliberar una substància a voluntat quan fos necessari. Això pot ser de molta utilitat en malalties com la diabetis, en què cal injectar insulina al pacient quan aquest la necessita.

A l'exemple anterior se'n  podrien afegir molts altres en què aquests materials intel·ligents: Tractament de malalties bacterianes, penetració en tumors per produir al seu interior una elevació dramàtica de temperatura que inhabiliti les cèl·lules o alliberar fàrmacs específics sense produir danys col·laterals en altres regions del cos, elaboració de capes ultra primes per al creixement cel·lular, protecció de ferides, etc.
En totes les aplicacions connectades amb el tractament de pacients cal que els materials utilitzats no interfereixin de forma negativa amb els sistemes biològics. El Grup de Nanoquímica MSOC col·labora amb altres institucions espanyoles i europees en experiments encaminats a determinar la toxicitat del grafè i els seus derivats.
Per a totes aquestes aplicacions i moltes altres que estan sorgint en aquest camp, cal comptar amb nanopartícules de carboni i l'obtenció d'aquestes amb tecnologies verdes, poc contaminants, és fonamental.

Font: CienciaEs