radio uned: nanotecnología analítica


Hoy en Radio UNED, en la última emisión de la Revista de Ciencias, se ha tratado un tema muy interesante: la aplicación de la nanotecnología, en especial de los materiales nanoestructurados, a la fabricación de sensores (sensores químicos y biosensores) para la detección e identificación de componentes químicos orgánicos e inorgánicos con un profundo impacto en aplicaciones medioambientales (detección e identificación de sustancias tóxicas contaminantes), médicas (identificación de principios activos de medicamentos y plantas medicinales), deportivas (dopaje), alimentarias (control de la calidad alimentaria), …

El interés de estas (nano)tecnologías para los sensores estriba en que las propiedades de los materiales que se pueden conseguir a esa escala son especiales y dan lugar a muchas aplicaciones, como la capacidad de detectar e identificar en pequeñas concentraciones de sustancias químicas (en estado líquido o gaseoso) cualquier componente.

En concreto del grupo de nanotecnología analítica, del Departamento de Ciencias Analíticas de la UNED, tiene una línea de investigación en una técnica llamada electroforesis capilar, que se utiliza para la identificación y determinación de compuestos químicos. Las aplicaciones de esta técnica en forma se sensores son múltiples: análisis de la calidad alimentaria y ambiental, análisis clínicos y forenses (tipo CSI), proteómica, …

Esta es la referencia de la emisión en Radio UNED:

Programa: REVISTA DE CIENCIAS

13/05/2008, de 06:00 a 06:30

Título: Programas de Tercer Ciclo. Investigación en Nanotecnología Analítica

Participante/s:

Antonio Zapardiel Palenzuela (Profesor (UNED))

El profesor invitado, Antonio Zapardiel Palenzuela, es miembro del Departamento de Ciencias Analíticas de la UNED. Este departamento imparte asignaturas de primer y segundo ciclo de la licenciatura en ciencias ambientales entre las que se incluyen los sensores químicos y biosensores. En los grupos de investigación de este departamento se tienen líneas de investigación que buscan aplicar la nanotecnología a la fabricación de sensores químicos y biosensores, que tienen múltiples aplicaciones. Existen dos grupos principales. El primero se dedica a las técnicas y métodos de análisis químico y el segundo ,en el que se encuentra el profesor, se dedica a la electroforesis capilar y electroanálisis con estructuras de carbono (nanotubos de carbón) Cuenta con subvenciones de la caja de navarra y colabora con investigadores de otras universidades en especial con un grupo de investigación de la Universidad Autónoma de Madrid (profesores Manuel Chicharro Santamaría y Esperanza bermejo Benito) y uno de los mayores especialistas mundiales en nanotubos de carbono, el profesor Rivas de la Universidad de Córdova, Argentina (no he conseguido datos …)

El profesor empieza hablando del tercer ciclo y las nuevas enseñanzas de posgrado que imparte su departamento, con un programa de doctorado (a extinguir) en química analítica y el máster de posgrado en química donde se manejan líneas de investigación (con trabajos de iniciación a la investigación y tesis doctorales) en: biosensores ópticos, sensores químicos y electroquímicos para la identificación de compuestos de interés toxicológico y ambiental, sistemas de calidad alimentaria y electroforesis capilar.

Tras esta presentación del tercer ciclo y el máster, El programa empieza a meterse en harina explicando que la nanotecnología consiste en la capacidad de construir y manipular dispositivos, materiales y estructuras a escala de nm (1 a 100 nm) Esto es a escala atómica. Gracias a esta tecnología se están hoy en día ya comercializando productos como por ejemplo productos de limpieza o productos cosméticos, …

La nanotecnología analítica utiliza un material nanoestructurado basado en el carbono con forma de tubo para formar la parte sensible del sensor (electro)químico. Un sensor consta de la parte sensible, un transductor (que convierte la señal química a una señal eléctrica) y un sistema de adquisión y acondicionamiento (que permite obtener y procesar adecuadamente la señal física transducida, la señal analítica) Los sensores químicos con nanotubos (que se pueden considerar como una especie de electrodos sensibles) permiten obtener información en tiempo real al recibir un estímulo de naturaleza química. La transducción es directa entre la concentración del compuesto químico, que puede estar en fase líquida o gaseosa, y en una concentración mínima (nanolitros), a una señal física eléctrica. El nanotubo es una estructura compuesta por una lámina de grafeno (que tiene paredes hexagonales, que son los anillos que forman los átomos de carbono) curvada y cerrada por los extremos. Son como una especia de agujas (pueden ser simples, de una capa o compuestas de varias capas) Las propiedades electroquímicas que provocan las transducción se basan en el intercambio de electrones (me gustará tener más detalle de este proceso …)

¿Por qué se utiliza el carbono?

El carbono tiene una capacidad inmensa de formar (nano)estructuras estables. Esta propiedad se llama alotropía y el conjunto es estructuras que se forman alotropos del carbono. Entre ellas hay una familia llamada Fullerenos, que es muy famosa, descubierta en 1985 por Robert Curl, Harold Kroto y Richard Smalley (que luego recibieron el premio nobel de química en 1996) Se obtuvo casualmente cuando se hicieron experimentos de simulacion de condiciones de nucleación de polvo interestelar haciendo pasar descargas de arcos eléctricos en un gas noble.

El estudio de las nanoestructuras del carbono, en especial de los C60, se hizo gracias a la invención de la microscopía de efecto tunel por parte de dos científicos de IBM, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer en 1981 (por el que recibieron el premio nobel de física en 1986) que permitía ver y manipular materiales a escala atómica.

Los biosensores añaden un componente biológico, un reactivo (enzimas, anticuerpos, ácidos nucleicos, …) al sensor. Aquí se recogen reacciones bioquímicas, carga-carga (sic) de interés biológico o ambiental que proporcionan información a nivel molecular (Creo que los reactivos se meten en los nanotubos …)

Finalmente se habló de un tema interesante. Se trata de la regulación REACH, un acuerdo de normativa europea para el registro y análisis de todos los componentes químicos producidos y por producir por el hombre, a fin de determinar su impacto en la naturaleza. Esta legislación se ha puesto en marcha después de años de negociaciones y polémicas dentro de la Unión Europea. Toda la tecnología de sensores que se ha explicado en la emisión de radio tiene lógicamente una gran aplicación industrial tras la aprobación de esta medida.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s