Síntesis, caracterización de nanoestructuras metálicas, bimetálicas y de óxidos metálicos y aplicación en el sector agroindustrial.
Desde el siglo pasado el avance de la tecnología ha experimentado un crecimiento de manera sorprendente, debido en gran forma al desarrollo de la nanotecnología; desde sus inicios el físico Richard Feynman considerado el padre de la nanotecnología, expuso los primeros alcances de esta aún con las limitantes de la época. En este sentido la doctorara Alma Vázquez Durán colaboradora del grupo de trabajo del Laboratorio 14 de la Unidad de Investigación Multidisciplinaria, ha enfocado sus esfuerzos a la síntesis, caracterización de nanopartículas metálicas, bimetálicas y de óxidos metálicos y su aplicación en el sector agroindustrial. Estas líneas de investigación las desarrolla desde sus tesis de doctorado, mismas que le han permitido colaborar estrechamente con la industria minera.
Sus actuales proyectos se centran en la aplicación de nanopartículas bimetálicas para el control del Aspergillus flavus, hongo que pudiera invadir al grano de maíz durante su almacenamiento, en cuanto a la aplicación de nanopartículas de óxido de zinc se utilizan en este caso para el control de microorganismo de interés en la industria de los alimentos.
Nanotecnología aplicada en el sector agroindustrial
Si bien la nanotecnología es un término cada vez más escuchado, también es desconocido por muchos. Para explicarlo, es necesario hablar de los nanómetros, una unidad de medida que equivale a una mil millonésima parte de un metro (1nm = 10-9 m). Para dimensionarlo un poco, un solo grano de arena tiene más de 3.2 trillones de átomos; estos tienen una medida de aproximadamente 24 nanómetros.
El tema ha cobrado notoriedad, puesto que recientemente se han estudiado materiales con propiedades específicas, como el silicio para los microprocesadores o las más recientes estructuras de carbón (nanotubos de carbón), así como las nanopartículas metálicas, investigación que nos ocupa en estas páginas.
Estas partículas, comenta la doctora Vázquez, se sintetizan, por lo que es posible obtener estructuras de tamaños nanométricos, lo que permite la diversificación de sus usos. A través de esta tecnología, el investigador podrá fabricar diferentes tamaños de nanopartículas de acuerdo a sus necesidades para así realizar distintas aplicaciones.
Los misterios de la naturaleza
Cuando una colmena de abejas es invadida por algún intruso, éstas lo rodean haciendo vibrar sus alas hasta generar una cantidad de calor que literalmente quema al invasor; así, de una manera muy similar, pueden actuar la nanopartículas bimetálicas (plata/oro) al ser excitadas con radiación infrarroja para destruir células malignas.
En el caso de las nanopartículas bimetálicas de Cu/Ag, una vez que han sido sintetizadas y caracterizadas, son aplicadas para el evaluar su efecto contra el hongo Aspergillus flavus, cuyo mecanismo de acción es debido a la alteración de la permeabilidad de la membrana y a la generación de radicales libres.
Cabe mencionar que este hongo invade al grano de maíz y puede producir toxinas; si el grano contaminado es procesado para consumo humano o animal puede representar riesgos para la salud humana y/o animal.
Dado lo anterior, permitir que el hongo se desarrolle durante el almacenamiento del grano de maíz, puede propiciar que toda una cosecha sea contaminada, lo que conllevaría a una gran perdida y una posible crisis en el sector alimentario, además de un posible y latente problema de salud pública si el grano de maíz contaminado de consumiera.
La Química Verde a favor de la salud
Sin dejar el camino de las nanopartículas metálicas y continuando con el oro, se ha desarrollado un proceso relativamente nuevo, mediante la aplicación de algunos principios de la Química Verde, en este caso en la síntesis de nanoestructuras de oro de distinta morfología, empleando extractos de plantas. Dichos extractos contienen compuestos bioactivos que ayudan en la síntesis de las nanoestructuras. Las nanoestructuras así sintetizadas tienen la característica de ser menos tóxicas, más amigables con el medio ambiente y biocompatibles para su posible aplicación en el área biológica.
Éstas tienen propiedades y componentes que ayudan a sintetizar o encontrar agentes patógenos o características sobresalientes de los granos
Con esto en mente, la doctora Vázquez y su grupo de trabajo pretenden desarrollar un biosensor que permitirá detectar sustancias de interés para las industrias de alimentos y agrícola. Con la existencia de un localizador biológico sería posible detectar patógenos específicos que afecten las cosechas, o bien, seleccionar los granos más sanos para distintos usos.
Como se sabe, el beneficio de la Química Verde radica en no generar residuos nocivos para el medio ambiente o para el proceso general, por lo que se está abordando como nueva alternativa; sin embargo, dadas las amplias propiedades de las plantas, su viabilidad está por descubrirse.
Los metales en el cuerpo humano
El organismo humano requiere de ciertas cantidades de minerales para su correcto funcionamiento, el más sonado es el hierro, aunque muchos otros son requeridos, generalmente obtenidos a través de los alimentos. Otros como el aluminio, que es utilizado para cuestiones cosméticas como los desodorantes, también está presente en nuestro organismo sin ocasionar daño alguno. Estos porcentajes son justos para que el cuerpo las utilice o, en su defecto, tenga la capacidad de desecharlos de manera natural.
En este sentido, el óxido de zinc es un aliado para la industria de alimentos, que continuamente enfrenta el peligro de ser afectada por la contaminación con bacterias nocivas que pueden ocasionar la pérdida de la producción debido al incumplimiento de las normativas de sanidad. Es por ello que se encuentra en una continua batalla contra las bacterias, para lo cual emplea diversos procedimientos sanitarios, de limpieza y desinfección.
La limitante de estos procesos radica en que son externos (lo que los rodea); en lo interno, más allá del calor, es poco lo que se puede hacer. Ante esto, una línea de investigación que también desarrolla la doctora Alma Vázquez involucra a las partículas de óxido de zinc, puesto que tienen la característica de ser inocuas para el organismo y letales para las bacterias nocivas.
Finalmente la doctora comentó que estos procesos en el futuro serán llevados a escalas mayores en beneficio de la industria de consumo alimenticio. Con el apoyo de la tecnología, las fases de experimentación y generación de resultados son cada vez más ágiles.