QNano: cuando la química y la nanotecnología trabajan en sociedad

QNano: cuando la química y la nanotecnología trabajan en sociedad

09-fotos-edicion-impresaPor Laura Cukierman. En U-238 #17 Mayo-Junio 2015.

Aunque parezca extraño, hoy puede decirse que lo nano ocupa un lugar cada vez más grande tanto en el ámbito científico como fuera de él y ya no resulta extraño escuchar hablar de nanotecnología, nanociencia y nanosistemas. La Argentina no es la excepción. Desde 2003 cuenta con el Grupo Química de Nanomateriales (QNano) que se dedica a la construcción de materiales nanoestructurados avanzados mediante métodos químicos.

Lo nano llegó para quedarse. Ese parece ser el lema de este campo de la ciencia que, sin prisa pero sin pausa, se va abriendo camino no sólo en el campo académico, sino también en otros ámbitos, como el de la industria. El Dr. Galo Soler Illia, uno de los fundadores del Grupo Química de Nanomateriales (QNano) que funciona en la Argentina desde 2003, lo explica de manera sencilla: “Básicamente, usamos herramientas de la química, la física y la ciencia de materiales para diseñar y construir arquitecturas en la escala nanométrica. Edificios de algunos cientos de nanómetros de alto, que tienen piezas y ventanas de algunos nanometros de diámetro. Paredes decoradas con una gran diversidad de moléculas, biomoléculas u objetos nanométricos, cada uno con su forma y características particulares, y cada uno organizado en el espacio, para cumplir una cierta función. Somos algo así como arquitectos y decoradores moleculares”. En esta misma línea, la Dra. Paula C. Angelomé, una de las investigadoras e integrantes del equipo, se define de manera similar: “somos una mezcla entre arquitectos y albañiles, ya que diseñamos lo que queremos obtener, lo construimos y finalmente verificamos que todo haya quedado tal como esperábamos. Nuestros materiales de construcción son moléculas, que elegimos cuidadosamente. A partir de esas moléculas obtenemos principalmente partículas muy pequeñas u óxidos con poros muy pequeños. Y cuando los poros o las partículas son muy pequeños, entonces aparecen propiedades nuevas, distintas a las que estamos acostumbrados. Hacemos nuevos materiales porque queremos explorar tanto cómo se forman como sus posibles usos. Nos dedicamos principalmente a la construcción de nuevos materiales.”

Esta suerte de nano arquitectos nació como grupo especializado en 2003 cuando el Dr. Gallo Soler Illia regresó de su postdoctorado a la Argentina y unió su experiencia e intereses con el Dr. Miguel Blesa, quien era gerente de Química en el Centro Atómico Constituyentes (CAC) de la CNEA. “La temática de trabajo era novedosa en ese momento en Argentina y, particularmente, en la Gerencia de Química de la CNEA, por lo que esperábamos destacarnos en el área y hacer aportes novedosos e interesantes”, afirma la Dra. Angelomé.

Desde un comienzo, los temas de investigación estuvieron relacionados con partículas y superficies, y sus aplicaciones en medioambiente. Es decir, tratar de entender los procesos químicos involucrados en la producción de nanomateriales. Como afirma el Dr. Galo Soler Illia “es un tema importante, porque para poder aplicar nanotecnología es esencial saber cómo se producen los nanomateriales, qué son los bloques entre sí para formar sistemas que realmente funcionen.” De esta forma, el QNano fue incorporando miembros y constituyéndose como tal y fue tan significativo el papel que en nuestros días fue desarrollando lo nano que este grupo, cuyos comienzos contaba con sólo dos miembros, hoy es integrado por más de veinte.

QNano ha desarrollado un gran y especialmente novedoso trabajo en la producción de materiales nanoporosos, en forma de nanopartículas o de recubrimientos delgados. Así han demostrado, por ejemplo, que un sistema de poros con tamaño de algunos nanómetros de diámetro (1 nm es una millonésima de milímetro) sirve como un tamiz molecular, es decir, deja pasar, o no, determinadas moléculas. “Si “pintamos” las paredes de los poros con determinados grupos químicos, algunas moléculas se sentirán atraídas, y otras rechazadas. De esta manera, podemos hacer una especie de “colador inteligente”, lo que permite atrapar o separar moléculas de interés, ya sea compuestos tóxicos, biomoléculas, etc.”, explica el Dr. Soler Illia.

A lo largo de estos 12 años de existencia, el QNano realizó una gran cantidad de trabajos científicos de gran importancia. Usando este concepto de atrapar moléculas, hicieron también sensores que detectan la presencia de ciertos compuestos mediante señales eléctricas u ópticas. Para fabricar algunos de estos sensores se inspiraron en los colores de las alas de las mariposas. También consiguieron atrapar fábricas moleculares en los poros y lograron amplificar ADN o alimentar una batería con azúcar usando enzimas atrapadas. Por otro lado, lograron colocar diminutas partículas de oro o plata en estas nanocavidades, y usarlas para amplificar las señales muy débiles de contaminantes ambientales. “Creo que hay muchos trabajos para destacar, que han tenido muy buena recepción tanto a nivel nacional como a nivel internacional. En general, nos hemos destacado siempre por hacer trabajos cuidadosos, con muchos experimentos detrás y con análisis exhaustivo de nuestros resultados. Además, siempre hemos utilizando muchas técnicas de caracterización para confirmar que realmente tenemos el material deseado. Uno de los trabajos que más recuerdo es el primero que produjimos enteramente en Argentina. Un trabajo corto, de dos páginas, que salió publicado en una revista de química muy importante (Chemical Communications). Ahí presentamos un nuevo método para obtener films de óxidos porosos con una gran variedad de propiedades químicas”, recuerda la Dra. Angelomé.

Gran parte de estos trabajos comienzan a tener aplicaciones concretas en diferentes áreas. Como afirma el Dr. Soler Illia, “nuestros desarrollos empiezan a encontrar aplicaciones industriales, en energía, medio ambiente o sensado”.

Además, el QNano viene formando desde sus inicios a una gran cantidad de recursos humanos que hoy trabaja en la CNEA, en otras universidades, o en la industria aplicando el conocimiento adquirido.

La nanotecnología y la energía nuclear: una sociedad con futuro

El auge en los últimos años de la nanotecnología alcanzó, obviamente, al campo de la energía nuclear. Así el Dr. Galo Soler Illia afirma que “actualmente, la CNEA es una de las instituciones que tiene más científicos en este campo, y de hecho está el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN), que cuenta con casi un centenar de científicos y tecnólogos en el área. Hay mucho interés por la incorporación de nanotecnologías en la actividad nuclear”. El mismo grupo ha trabajo en ese sentido desarrollando materiales nanoporosos que pueden atrapar cationes, o especies contaminantes, y están avanzando para atrapar selectivamente radioisótopos. También han incursionado en la realización de sensores para radiación y hay interés en trabajar en combustibles nucleares y recubrimientos nanoestructurados para mejorar las propiedades mecánicas de materiales.

Pero son las aplicaciones de nanotecnología en salud las que se llevan el premio mayor. “Se pueden combinar nanoespecies y radioisótopos para el diagnóstico rápido y paralelo y nuevas terapias, que se combinan en lo que se conoce como “teranóstica”, la capacidad de desarrollar nanosistemas que realicen terapia y diagnóstico simultáneamente. Combinando nanopartículas y moléculas precisamente diseñadas se pueden construir sistemas de liberación controlada de fármacos, en los que el remedio se envía donde tiene que actuar, reduciendo los efectos secundarios de las drogas. Esta es una de las líneas en las que podemos colaborar entre la CNEA y la UNSAM (Universidad Nacional de San Martín), y en la que tenemos un proyecto con universidades argentinas y extranjeras para desarrollar sistemas de nanomedicina inteligentes”, concluye el Dr. Galo Soler Illia.

 

El auge de la nanotecnología

El Dr. Gallo Soler Illia es contundente a la hora de explicar la importancia de la nanotecnología: “es el futuro, y como dice la canción de Los Redondos, el futuro ya llegó. Está entre nosotros, e implica dominar la materia como nunca antes, con consecuencias en todas las ramas de la tecnología. Esa transversalidad tiene dos aspectos importantes: por un lado, se mejoran tecnologías ya existentes; por otro, semejante dominio de la materia hace que surjan nuevas tecnologías, y nuevas patentes, de gran originalidad y alto valor agregado. Es por eso que el área es dinámica. Se estima que, hoy en día, los productos derivados de la nanotecnología producen ventas cercanas al billón de dólares. Es como para hablar de ello”

 

¿Cuál es la importancia de los nanomateriales?

“Los nanomateriales tienen propiedades que los materiales tradicionales no tienen. Y eso permite que se puedan construir todo tipo de objetos a partir de ellos que antes de su aparición no podíamos construir. Estos nuevos objetos son la oportunidad de cambiar, de alguna manera, nuestras vidas cotidianas”, explica la Dr. Paula C. Angelomé

Galo Soler Illia

Nació en Buenos Aires el 31 de mayo de 1970. Se encontró por primera vez con la química a los cinco años, cuando quemó la mesa del comedor de su casa haciendo experimentos. Estudió Licenciatura y Doctorado en Química en la FCEN-UBA (1989-1998). Realizó un postdoctorado en nanomateriales en la Universidad de Paris VI. Regresó al país en 2003 y fundó el grupo Química de Nanomateriales en la CNEA. Es Investigador Principal del CONICET, Profesor Asociado en el DQIAyQF, FCEN, UBA y ha sido profesor invitado en las Universidades de París VI y Melbourne. Ha publicado más de 100 artículos científicos (h=28) y ha dado más de 50 conferencias invitadas. Ha dirigido cinco tesis de doctorado, formado recursos humanos, dirigido proyectos científicos y tecnológicos. Ha obtenido diversos premios en química, fisicoquímica y nanotecnología (Houssay 2006 y 2009, Venancio Deloufeu 2006, Ranwell Caputo 2011, Elizabeth Jares 2012, Cristina Giordano 2013, Konex de Platino 2013). Realiza divulgación científica en televisión, y ha publicado dos libros sobre química y nanotecnología. Se dedica a diseñar y producir nuevos nanosistemas con arquitecturas inteligentes y propiedades a medida, utilizando métodos químicos inspirados en la naturaleza.

Paula C. Angelomé

Nació en Buenos Aires el 24 de mayo de 1979. Se recibió de Licenciada en Ciencias Químicas (FCEN, UBA) en el año 2003, e inmediatamente se incorporó al grupo de Química de Nanomateriales (GQ, CAC, CNEA) para realizar su tesis de doctorado bajo la dirección del Dr. Galo Soler Illia. En 2008 defendió sus tesis: “Films delgados mesoporosos de óxidos metálicos, mixtos e híbridos. Hacia un diseño racional de nanomateriales funcionales” con la que obtuvo el título de Doctora de la Universidad de Buenos Aires en el área Química Inorgánica, Analítica y Química Física. Por este trabajo recibió el Premio Leloir (FCEN, UBA, 2009) y una mención en el Premio Schumacher (AAIFQ, 2009). Entre 2008 y 2012 realizó una estadía posdoctoral en el Grupo de Química Coloidal de la Universidad de Vigo, España, dirigido por el Prof. Luis Liz-Marzán. Desde mediados de 2012 es Investigadora Adjunta de CONICET y Profesora Adjunta en la Universidad Argentina de la Empresa. Ha publicado 18 trabajos científicos sobre síntesis, caracterización y aplicaciones de óxidos mesoporosos, nanopartículas metálicas y materiales compuestos que contienen ambas clases de nanomateriales.

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