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Telas de uso médico que darán protección durante más tiempo, catalizadores de mejor funcionamiento o sensores con una vida útil más larga son algunos de los usos que podrían tener las más que diminutas partículas de plata que lograron sintetizar científicos en Nanotecnología.
Esta rama de la ciencia analiza la lógica de la naturaleza para fabricar materiales y nuevos productos, mediante partículas de un nanómetro, que equivale a la milmillonésima parte de un metro. En este caso, de hecho, las partículas son más pequeñas que un nanómetro; se llaman sub-15 nm, pues cada una de ellas mide menos de 15 nanómetros.
¿Cuál es el logro? De acuerdo con Bryan Calderón, coordinador de la investigación, usualmente estas partículas que son pequeñas incluso dentro del universo de lo diminuto, tienden a ser muy inestables y a perder propiedades en poco tiempo. Con este método, tendrán una estabilidad mayor y más duradera, y pueden mejorarse procesos en “todo un abanico de aplicaciones en ciencia”.
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Calderón es jefe del Departamento de Metrología en Química del Laboratorio Costarricense de Metrología (LCM), institución que garantiza la trazabilidad de las mediciones que se ejecutan en el país. Él desarrolló su proyecto de doctorado en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST, por sus siglas en inglés). Los resultados de esta investigación, fruto del trabajo de doctorado, fueron publicados en la revista Scientific Reports.
Su labor llevaría a establecer un patrón comparativo para futuros trabajos en plata a nivel nanométrico, ya que los que están disponibles principalmente son en oro.
“En el momento que ya se comercialice esto va a tener un impacto a nivel mundial. Las empresas necesitan tener esas referencias para comparar porque hay muy poco sobre el tema”, expresó el investigador José Roberto Vega, director del Laboratorio Nacional de Nanotecnología de Centro Nacional de Alta Tecnología (Lanotec - Cenat).
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Largo camino
Llegar ahí no fue fácil, tomó cinco años de estudio riguroso, y el material todavía se mantiene en seguimiento constante.
Calderón especificó que este nuevo método, denominado sonoquímico, consiste en utilizar radiación ultrasónica de alta intensidad para promover pequeñas cavitaciones (burbujas de vacío) en el medio de suspensión de las nanopartículas. Este efecto genera burbujas gaseosas que colapsan e implosionan dentro del medio.
“El ultrasonido son ondas de alta frecuencia que generan burbujas tan pequeñas como de algunos micrómetros y esas pequeñas burbujas implosionan o cavitan. Cuando cavitan tienen la particularidad de generar muchísima energía, una temperatura muy alta, una presión muy alta. Y estos fenómenos físicos hacen que se generen las nanopartículas de plata”, puntualizó.
Para el experto, los principales beneficios son una velocidad de reacción rápida, condiciones de reacción controlables, y es una técnica simple y segura. puntualizó.
Son dos las ventajas principales cuando se compara este método con los utilizados tradicionalmente para sintetizar plata. Uno es que no requiere temperaturas altas para promover la reacción de síntesis, ni deben esperarse largos tiempos de reacción. Además, permite la estabilidad de las nanopartículas en suspensión acuosa.
Pero quizás lo más importante es que este método permite conseguir partículas tan pequeñas como las sub-15 nm con una estabilidad en tamaño, forma y características que se mantiene en el tiempo. Ya el equipo ha logrado mantenerla por nueve meses, cuando llegar a más de seis meses con el mismo patrón es difícil de lograr en moléculas tan diminutas.
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Un elemento tan especial
Según investigadores, la plata (Ag, por su símbolo químico) tiene una particularidad: se le han visto propiedades antibacteriales, antifúngicas y podría funcionar como un virucida (para acabar con virus). El hecho de que pueda atacar a estos microorganismos da una ventaja y por eso es utilizada en procesos biomédicos.
Pero, además, la Ag es un metal muy noble que tiene propiedades ópticas que las hacen funcionar en dispositivos electrónicos y sensores para detectar diferentes componentes a nivel industrial o científico.
Cuando la plata está a nivel de nanopartículas, señaló Calderón, la plata tiene niveles de toxicidad mucho menores a los vistos en otros metales. Y esto también ayuda a la conservación del ambiente.
Tamaño, forma y estabilidad
El tamaño es vital incluso en el “reino” de las partículas diminutas. No todas tienen el mismo tamaño y eso hace que sus características cambien. Y esto está relacionado con su forma de “comportarse” y, según esta, serán los usos que puedan darse.
“Uno puede tener una partícula de unos 100 nanómetros que sea estable pero tal vez su forma y tamaño no sean los adecuados para ciertos usos y eso va a limitar las posibilidades”, resumió Calderón.
Su meta era obtener formas esféricas y uniformes con un tamaño inferior a los 15 nanómetros y cuyas distribuciones tuvieran simetría, sin que se dispersaran mayormente. “Lo conseguimos con alta pureza”, dijo.
Vega añade: “a veces una diferencia de pocos nanómetros te cambia el color, la densidad, las características de un mismo material. El tamaño y la forma hacen que un mismo material tenga componentes como si fueran moléculas diferentes.
Por ejemplo, en el caso de la Medicina, si se quisiera un medicamento que pudiera ingresar directamente dentro de las membranas de las células, se requieren partículas más pequeñas para que lleguen donde se requieren.
En el campo de los sensores, el tamaño y la forma de las partículas hará que se detecten cosas determinadas.
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La estabilidad es un punto trascendental. Calderón recalcó que, usualmente, cuando las nanopartículas son muy, muy pequeñas, por ciertos fenómenos físicos y químicos, no conservan sus propiedades por mucho tiempo. Sin embargo, estas tenían mucha más estabilidad que las de un tamaño similar pero conseguidas por otros métodos.
“Si las nanopartículas tienen una estabilidad de dos o tres meses así baja la funcionabilidad. Nosotros ya hemos demostrado que las nuestras tienen estabilidad de seis meses o más. A nivel de laboratorio hemos visto que llegan a funcionarnos un par de años”, expuso Calderón.
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