Investigadores traballan no deseño e fabricación de membranas nanoestruturadas con aplicacións en biomedicina e catálise

O Grupo de Química Coloidal leva anos traballando na síntese de nanopartículas metálicas, a súa caracterización e o seu posterior uso con diferentes finalidades que dependen principalmente da natureza e composición das nanopartículas que se sintetizan. Dende 2013 están inmersos nun proxecto financiado polo Ministerio de Economía e Competitividade que, cunha dotación de 180.000 rematará en 2016. Á fronte deste proxecto está o profesor Jorge Pérez-Juste, do Departamento de Quimica Física, que explica que o obxectivo é o deseño e aplicación de metodoloxías sintéticas do campo da nanoquímica e a ciencia de coloides para o desenvolvemento de novas plataformas nanoestruturadas multifuncionais. Entre as aplicacións está a potencial mellora dos catalizadores comerciais, facilitando a súa reutilización ou tamén ten utilidades no campo da biomedicina, para o desenvolvemento de biosensores. “Estas nanoestruturas estarán baseadas na ensamblaxe de nanopartículas metálicas sobre membranas porosas de alto interese tecnolóxico”, destaca Pérez Juste. Explica o profesor que mentres as nanopartículas metálicas se empregarán para o deseño de novos catalizadores “de alta eficacia e reciclabilidade”, as nanopartículas de óxidos de metais de transición (como níquel, cobalto e cobre) empregaranse para o desenvolvemento de biosensores baseados na inmobilización de proteínas.

Un campo con moito futuro

O investigador explica que a combinación desta tecnoloxía vangardista en campos tan interdisciplinarios como son a química, a ciencia de materiais, a nanotecnoloxía e a bioloxía “agárdase que ofreza resultados impactantes para a investigación e o desenvolvemento tecnolóxico en España e Europa”. Subliña que ademais encaixa perfectamente dentro dos Retos da Sociedade Enerxía e Saúde identificados na Estratexia Española de Ciencia e Tecnoloxía e de Innovación 2013-2020, así como nas Tecnoloxías Facilitadoras Esenciais e máis en concreto a nanotecnoloxía e os materiais avanzados.

Proceso complexo

A fabricación dos materiais nanoestruturados con propiedades ben definidas require un alto grao de control, segundo Pérez Juste, e débese atender por un lado, á morfoloxía e tamaño das nanopartículas e, por outro lado, á súa ensamblaxe sobre as membranas. “Os métodos de fabricación e ensamblaxe baseados na Química Coloidal teñen demostrado ser unha boa alternativa para o desenvolvemento de novos materiais avanzados” e, por iso, aposta porque os primeiros obxectivos deste proxecto sexan “a fabricación e caracterización de nanopartículas metálicas e a súa ensamblaxe controlada sobre membranas porosas”, neste caso de papel de celulosa.

Unha vez fabricados os materiais o seguinte obxectivo é demostrar a súa aplicabilidade tanto no campo da catálise como dos sensores. No caso das nanoestruturas baseadas nas nanopartículas metálicas, analizase a súa eficiencia catalítica e a súa reciclabilidade en reaccións de acoplamento cruzado, “reacciones de grande importancia no campo da química sintética e farmacéutica”. No caso de nanoestruturas baseadas en óxidos metálicos desenvolven biosensores baseados na inmobilización de péptidos, encimas ou proteínas. Os biosensores aplicaranse para a detección multiplex de anticorpos recombinantes ou o screening de moléculas inhibitorias da interacción peptídica.

O proceso para facer as membranas nanoestruturadas, neste caso en papel de celulosa, comeza inmobilizando ou pegando nel diferentes tipos de partículas. O obxectivo é dobre, sinala o investigador, porque “por un lado temos as partículas de tamaño nanométrico e inmobilizámolas nun substrato que é macroscópico”. Os papeis pódense facer das dimensións que se queira, e as partículas ao estar inmobilizadas pódense empregar “dunha forma moito máis sinxela”. Esta inmobilización é case permanente, segundo Pérez Juste, polo que retirando o papel do substrato tamén se eliminan as partículas, o que permite a súa reutilización.

O proxecto arrancou en 2013 e ata o momento xa desenvolveron ensaios con diferentes partículas, como óxido de níquel, paladio e agora comezan a traballar con ouro, aínda que ata 2016 teñen previsto traballar con máis. Os primeiros ensaios xa están publicados e de cara o futuro, barallan tamén a posibilidade non só de novas partículas, senón de variar o tipo de membrana e traballar, en lugar de con papel, con outras como hidroxeles.