Investigadores del Instituto de Física de la UNAM diseñan a partir del estudio de las formas alotrópicas del carbono métodos para encapsular fármacos radiactivos por medio de fullerenos, nanotubos para almacenar combustibles como hidrógeno o agua y superficies de grafeno para adsorber contaminantes como el monóxido y el dióxido de carbono en el ambiente.
El estudio encabezado por Luis Fernando Magaña se realizó por medio de cálculo numérico, con apoyo de la Coordinación de Supercómputo de la Dirección General de Cómputo y de Tecnologías de Información y Comunicación de la UNAM.
Hasta la fecha se conocen cinco formas alotrópicas del carbono: el diamante, los fullerenos, los nanotubos de carbono, los carbinos y el grafito, del cual se obtiene un sexto material conocido como grafeno, por cuyo descubrimiento los físicos Andre Geim y Konstantin Novoselov obtuvieron el Premio Nobel de Física en 2010.
El investigador universitario ha publicado trabajos sobre adsorción de contaminantes tales como el hexafluoruro de azufre (un subproducto de la industria del aluminio y de la distribución de energía eléctrica y electrónica) y el monóxido y el dióxido de carbono.
También ha diseñado superficies de grafeno para fisisorber estos compuestos (luego se pueden calentar para liberarlos y seguir al usar el grafeno para limpiar la atmósfera o algún ambiente específico).
“El hexafluoruro de azufre es unas 100 mil veces más poderoso como contaminante que el dióxido de carbono y puede permanecer en la atmósfera hasta tres mil años”.
Y, gracias a sus estudios teóricos, ha podido predecir que el grafeno dopado con titanio es capaz de adsorber el ácido sulfúrico, que emiten las industrias a la atmósfera y que al caer con la lluvia corroe vidrio, metales y la piel de las personas.
“Además, el grafeno decorado con titanio permite fisisorber y quimisorber el dióxido y el monóxido de carbono, así como el metano, para retirarlos de la atmósfera”, añade Magaña.
En esa línea de investigación, los investigadores universitarios estudian cómo anclar semifullerenos y seminanotubos de carbono en grafeno. Con ese fin usan grafeno y una semicaña partida por el eje para poner en ella átomos de titanio y generar una superficie extendida que sirva para atrapar partículas contaminantes.
De igual modo, Magaña ha corroborado teóricamente que, al interactuar con un átomo de titanio, un buckminsterfullereno (C60) partido a la mitad rompe el ozono (gas muy oxidante e irritante) en un átomo y una molécula de oxígeno puro; así pues, convertido en semifullereno, podría servir para eliminar ese gas en la atmósfera de la ciudad de México.
Transportación de fármacos
Para tratar, por ejemplo, el cáncer de tiroides se inyecta al paciente yodo radiactivo, el cual se aloja de manera natural en esa glándula y desde ahí bombardea al tumor. Magaña y sus colaboradores exploran la posibilidad de encapsular fármacos radiactivos en fullerenos y dirigirlos a tejidos específicos.
“Al encapsular yodo radiactivo en un buckminsterffullereno y ponerle a éste átomos de calcio por fuera, podríamos lograr que dicho fullereno se fijara con su carga activa en un hueso con cáncer o que, decorándolo convenientemente con otros átomos, se dirigiera a otros tejidos específicos”, explica el investigador universitario.
Con el encapsulamiento de fármacos radiactivos para tratar distintos tipos de cáncer en determinados órganos, se lograría un tratamiento más eficiente de los tumores cancerosos.
Por otro lado, los investigadores universitarios analizan también las posibilidades del grafeno y de nanotubos de carbono dopados con titanio y otros elementos para almacenar hidrógeno y agua, muy importantes en los ámbitos energético y agrícola.
En el diseño de superficies de grafeno, fullerenos y nanotubos de carbono, Magaña ha utilizado titanio porque es una sustancia catalítica por excelencia, no causa rechazo en el cuerpo humano (se utiliza en prótesis) y es más barato que el paladio, el platino y el oro.
Como el grafeno-titanio genera materiales con propiedades insospechadas, investigadores de todo el mundo investigan su uso en la solución de problemas ambientales o médicos.
Referencia: UNAM