Suscríbete al boletín semanal

Suscríbete para recibir cada semana el boletín SINC con los contenidos más relevantes y no te pierdas nada de la actualidad científica.

Suscríbete al boletín semanal
Si estás registrado

No podrás conectarte si excedes diez intentos fallidos.

Si todavía no estás registrado

La Agencia SINC ofrece servicios diferentes dependiendo de tu perfil.

Selecciona el tuyo:

Periodistas Instituciones
Si estás registrado

No podrás conectarte si excedes diez intentos fallidos.

Si todavía no estás registrado

La Agencia SINC ofrece servicios diferentes dependiendo de tu perfil.

Selecciona el tuyo:

Periodistas Instituciones

Periódicos y azucar para fabricar sensores con celulosa

Con periódicos como fuente de celulosa y azúcar para sintetizar nanopartículas de carbono, investigadores de la Universidad del País Vasco han desarrollado un material que puede ser útil como sensor celulósico, ya que sus componentes responden a estímulos. Por ejemplo, su fluorescencia varía en presencia de distintos metales, una propiedad que se puede usar para detectarlos.

Imagen que muestra el proceso de síntesis del nuevo material. / Erlantz Lizundia

Investigadores de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) han desarrollado una nueva 'lámina celulósica nanoestructurada luminiscente' que puede actuar de sensor, según publican en la revista Materials Chemistry Frontiers.

Erlantz Lizundia, investigador del departamento de Química Física de la UPV/EHU y experto en celulosa, comenzó investigación en una estancia que realizó en Canadá. El grupo de investigación en el que estuvo está especializado en la organización en forma de hélice de un producto extraído de la celulosa, los nanocristales de celulosa (CNC por sus siglas en inglés).

En unas condiciones específicas, los cristales pueden adquirir forma helicoidal, o lo que es lo mismo, formar estructuras quirales nemáticas, mediante la organización de los cristales en capas ordenadas, y así lograr membranas con propiedades muy especiales: “En función de la distancia que hay entre las capas de nanocristales de celulosa que conforman la hélice, o estructura quiral nemática, la membrana presenta un color distinto. Se da una interacción entre la estructura y la luz, y, como consecuencia, cambia la longitud de onda de la luz, y se consiguen materiales de colores vivos”, explica Lizundia.

La fluorescencia del nuevo material lo dota de propiedades interesantes para poder ser utilizado como sensor

Esta capacidad de cambiar de color que presenta la estructura “puede ser muy útil para utilizar estas membranas como sensores; por ejemplo, al ponerlas en un entorno húmedo, la estructura se hinchará y aumentará la distancia entre las capas, y cambiará de color”, añade. Ese efecto es conocido como color estructural, y es muy común en la naturaleza. El color de multitud de animales (serpientes, camaleones) y plantas es consecuencia directa de su estructura supramolecular, y no está relacionado, en contra de lo que se podría pensar, con la presencia de pigmentos.

Queriendo ir un paso más allá de lo aprendido en Canadá, Lizundia pensó en incorporar otras nanopartículas funcionales en esa estructura quiral nemática, unas partículas que cambian de propiedades ante estímulos externos. Escogió los llamados nanopuntos de carbon (carbon dot en inglés), por un lado, porque son fluorescentes, es decir, emiten color al excitarlos con luz ultravioleta, y, por otro, porque pudo conseguirlos utilizando como materia prima azúcar: “Logré estas nanopartículas sometiendo a la glucosa a un tratamiento hidrotermal, utilizando únicamente agua y calor, y mediante un proceso rápido y barato”, comenta el investigador.

El material final presenta las características que buscaba Lizundia: Por un lado, “es un material respetuoso con el medioambiente, ya que no es tóxico y sus materias primas son de carácter renovable, y el proceso de síntesis es rápido, simple y escalable. Por otro lado, además, el hecho de ser fluorescente dota al material de propiedades interesantes para poder ser utilizado como sensor”, concreta Lizundia.

Apropiados como sensores de metales y como bioimagen

El haber introducido puntos de carbono dentro de la estructura quiral nemática de los nanocristales de celulosa convierte a este material en especialmente apropiado como detector de la presencia de hierro, por lo que, tal como explica Lizundia, “resulta muy útil para detectar la polución medioambienta o la presencia de metales en el cuerpo. En mi caso estudié la respuesta del material frente al cinc y el hierro, al ser los dos muy abundantes tanto en temas medioambientales como biológicos. Pude observar que la interacción de los iones metálicos con las nanopartículas de carbono influye en el nivel de fluorescencia que emiten las nanopartículas. En presencia de hierro, disminuye su fluorescencia, y en presencia de cinc, sin embargo, aumenta”.

Otra posible aplicación de ese material puede ser el utilizarlo para formar bioimágenes. En la investigación realizada, Lizundia no llegó más que a probar que, efectivamente, ofrece esa posibilidad. “En breve pondré en marcha una investigación para profundizar en este tema, y utilizar estas nanopartículas para la creación de bioimágenes”. La bioimagen consiste en crear imágenes mediante métodos no invasivos de procesos biológicos, como procesos celulares, así como medir la interacción entre moléculas en tiempo real, en el lugar donde están sucediendo esas interacciones.

Referencia bibliográfica:

E. Lizundia, T.D. Nguyen, J. L. Vilas, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan. 2016. "Chiroptical luminescent nanostructured cellulose films". Materials Chemistry Frontiers. DOI: 10.1039/C6QM00225K

Fuente: Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU)
Derechos: Creative Commons
Artículos relacionados
Alt de la imagen
Algo huele a podrido en Islandia, pero ¿por qué ciertas personas no lo notan?

Lejos de ser un capricho, la preferencia o aversión a ciertos aromas está codificada en el material genético. Un equipo de científicos islandeses descubrió que las personas con una variante en un gen encuentran el olor a pescado putrefacto menos desagradable e intenso que otras.

Alt de la imagen
OPINIÓN
El Nobel de Química 2020 deja una imagen inédita
Carmen Fenoll Comes

Por primera vez en la historia, dos mujeres comparten de manera exclusiva un premio Nobel de ciencias. Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna han recibido el de Química de 2020 por desarrollar “un método para la edición genética”, CRISPR. Esta es la historia de cómo dos investigadoras se encuentran en un congreso, hablan, se entienden, se ponen a trabajar juntas… y cambian el mundo.