Catalizador nanométrico para purificar el aire de salas donde se ha fumado

Un nuevo catalizador nanométrico para purificar el aire de espacios cerrados en los cuales se ha fumado retira el 100 por cien del acetaldehído, una sustancia cancerígena bastante abundante en el humo del cigarrillo.



Además, el catalizador elimina el 100 por cien de las sustancias del humo del tabaco liberadas en forma de partículas sólidas, tales como la nicotina y el alquitrán, en una conversión que esencialmente deja solo vapor de agua y dióxido de carbono como productos.



Equipado con este catalizador, el modelo de purificador de aire que ha sido sometido a pruebas es capaz de purificar más del 80 por ciento del humo del cigarrillo en 30 minutos y el 100 por cien en 1 hora, en una habitación de 30 metros cuadrados, donde 10 personas estén fumando al mismo tiempo.



Los filtros de carbón activo se usan mucho en purificación del aire, incluyendo el de habitaciones donde se ha fumado. Sin embargo, esos filtros no son eficaces en la eliminación de materiales gaseosos tales como el acetaldehído, la eficacia de su absorción mengua con rapidez en una sala cerrada, como las destinadas a fumadores en locales tales como restaurantes, y necesitan ser reemplazados al menos una vez cada dos semanas, lo cual es bastante incómodo.











Prototipo de purificador de aire que lleva instalado el filtro con el catalizador. (Foto: © KIST)





La nueva tecnología desarrollada por el equipo de Jongsoo Jurng y Gwi-Nam Bae, del Instituto de Ciencia y Tecnología (KIST), en Seúl, Corea del Sur, llegará al mercado dentro de aproximadamente un año. A sus ventajas hay que añadirle también su adaptabilidad, ya que el filtro con el catalizador puede ser integrado en otros dispositivos de tratamiento del aire, como purificadores de aire y aparatos de aire acondicionado.

Sistemas artificiales hechos de ADN

Unos investigadores han revisado las ideas más prometedoras para hacer posible el ensamblaje de moléculas de ADN a fin de formar nanoestructuras complejas y a medida, de tal modo que dichas estructuras puedan emplearse en terapias y en aplicaciones bionanotecnológicas.

En las conclusiones de su investigación, el equipo de Veikko Linko, de la Universidad de Aalto en Finlandia, perfila las propiedades superiores de las nanoestructuras de ADN, y cómo estas características permiten el desarrollo de eficientes nanomáquinas hechas de ADN y calificables como biológicas. Estas nanoestructuras de ADN tendrán aplicaciones en la medicina molecular, incluyendo algunas que supondrán un nuevo enfoque en la lucha contra el cáncer. Las estructuras de ADN hechas “a la carta” podrían detectar las células que hayan sido seleccionadas como objetivos y liberar selectivamente su carga molecular (fármacos o anticuerpos) en el interior de ellas.

Actualmente, los programas y las técnicas para diseñar y simular nanoestructuras de ADN son extremadamente potentes y fáciles de usar, y por tanto los investigadores pueden construir de manera sencilla sus propios objetos de ADN para variados usos, tal como subraya Linko. El gran “boom” en el campo de la nanotecnología estructural de ADN ocurrió en 2006, cuando Paul Rothemund introdujo una técnica conocida como “origami de ADN”. Este método es el punto de partida para prácticamente todos los demás enfoques sencillos de diseño mediante ADN disponibles en la actualidad.

Nanoestructuras del tipo conocido como “origami de ADN” recubiertas con proteínas de virus. Con la ayuda de la encapsulación de proteínas, y aprovechando capacidades víricas de camuflaje, los origamis de ADN pueden ser transportados hasta las células humanas de forma mucho más eficiente. (Foto: Veikko Linko y Mauri Kostiainen)

La característica más importante de una nanoestructura basada en ADN es su modularidad. Las estructuras de ADN pueden fabricarse con precisión nanométrica, y sobre todo, pueden enlazarse a ella con la misma precisión otras moléculas, como ARN, proteínas, péptidos y fármacos. Tan alta precisión puede ser explotada para crear dispositivos ópticos de tamaño nanoscópico, así como plataformas moleculares y códigos de barras para varias técnicas de toma de imágenes y análisis. Además, los investigadores de la universidad de Aalto y de la de Jyväskylä, también en Finlandia, han mostrado recientemente cómo pueden utilizarse origamis de ADN en la fabricación eficiente de nanopartículas metálicas con formas a la medida, que podrían usarse en varios campos de la ciencia de los materiales.

En la medicina molecular, los diminutos dispositivos basados en el ADN podrían emplearse no solo para detectar moléculas individuales, sino también para modular la señalización celular. En un futuro próximo, robots de ADN lo bastante sofisticados podrían incluso ser usados en la creación de sistemas inmunitarios artificiales. Un sistema basado en dispositivos de ADN a la carta podría ayudar a evitar los tratamientos con fármacos, dado que los nanorrobots de ADN programados podrían detectar en el torrente sanguíneo varios agentes delatadores de la presencia de microorganismos invasores, y comenzar de inmediato la batalla contra estos gérmenes nocivos.

Construyen una llave inglesa cien mil veces más pequeña que el grosor de un cabello humano

La quiralidad es la orientación distintiva, a la izquierda o a la derecha, de algunos tipos de moléculas. Explicado de modo sencillo, esto significa que la molécula puede tomar una de dos formas, "diestra" o "zurda", siendo una como el reflejo en un espejo de la otra. Basándose en esta simetría opuesta, unos investigadores han inventado una nueva manera de usar la quiralidad para fabricar una estructura nanométrica que se puede describir en muchos aspectos como una llave inglesa. Empleando esta llamativa herramienta, es factible controlar formas de modo preciso a escala nanométrica. Todo apunta a que un uso extensivo de esta herramienta permitirá crear moléculas a la medida, con rapidez y precisión elevadas.

Esta utilización de “síntesis asistida por la quiralidad” es un enfoque fundamentalmente nuevo para controlar la forma de moléculas grandes, una de las necesidades primarias para la creación de una nueva generación de materiales sintéticos complejos, incluyendo polímeros y medicinas.

Experimentando con antraceno, una sustancia presente en el carbón, el equipo del químico Severin Schneebeli, de la Universidad de Vermont en Estados Unidos, ensambló tiras de moléculas en forma de C que, debido a su quiralidad, son capaces de unirse entre sí en una única dirección. Estas tiras moleculares forman una estructura rígida que puede sujetar moléculas en forma de anillo, de otras sustancias, de una manera similar a como una cabeza de tornillo de cinco lados encaja en una llave inglesa pentagonal.

Las tiras con forma de C pueden unirse entre sí, con dos enlaces, en una única orientación geométrica. Así, a diferencia de muchas estructuras químicas, que tienen la misma fórmula general pero que son flexibles y pueden retorcerse y girar de muchos modos diferentes posibles, esta solo tiene una forma. Es como una llave inglesa de verdad, con una abertura de 1,7 nanómetros, cien mil veces más pequeña que el grosor de un cabello humano.

Representación simplificada del concepto. En azul, la llave inglesa de moléculas, ajustando a modo de tuerca una molécula en forma de anillo (en verde) en torno a otra molécula (en amarillo). La singular llave inglesa mide tan solo 1,7 nanómetros de ancho y probablemente supondrá un avance clave en el campo de la tecnología, permitiendo hacer cosas que antes eran imposibles o muy difíciles. (Imagen: Severin Schneebeli, UVM)

Esta llave inglesa, tal como muestra el nuevo estudio, puede enlazarse lo bastante fiable y robustamente con moléculas grandes que, químicamente hablando, son utilizadas como “recipientes” en cuyo centro colocar y modificar moléculas de otras sustancias. Hay además muchas otras aplicaciones posibles, desde el suministro controlado de fármacos en puntos moleculares precisos, hasta avances en el campo de las sustancias orgánicas emisoras de luz.

Los químicos puede usar esta nueva llave inglesa para ajustar de manera remota el entorno químico dentro de esas grandes moléculas utilizadas como recipientes, de la misma forma que un mecánico puede hacer girar un tornillo exterior para ajustar el rendimiento dentro de un motor.

Los enlaces establecidos en el interior de esas grandes moléculas portadoras con la llave inglesa son unas cien veces más fuertes que sin ella.

Nace la “rectena” óptica, fusión de antena y rectificador, para convertir luz en corriente eléctrica continua

Usando componentes de tamaño nanométrico, unos investigadores han demostrado el funcionamiento de la primera rectena óptica, un dispositivo que combina las funciones de una antena y un rectificador para convertir luz directamente en corriente continua.

Basadas en nanotubos de carbono de paredes múltiples y en diminutos rectificadores fabricados sobre ellos, las rectenas ópticas podrían proporcionar una nueva tecnología para fotodetectores que operarían sin la necesidad de refrigeración, recolectores de energía que convertirían el calor residual en electricidad, e incluso una nueva clase de dispositivos para capturar energía solar de forma eficiente.

En los nuevos aparatos, desarrollados por el equipo de Baratunde Cola, del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech) en Estados Unidos, los nanotubos de carbono actúan como antenas para capturar luz emitida desde el Sol u otras fuentes. A medida que las ondas de luz llegan a las antenas de nanotubos, crean una carga oscilante que se mueve a través de los rectificadores. Estos conmutan con velocidades récord, del orden de los petahercios, creando una pequeña corriente continua.

Una rectena óptica de nanotubos de carbono convierte la luz de un láser verde en electricidad en el laboratorio de Baratunde Cola en el Instituto de Tecnología de Georgia. (Foto: Rob Felt, Georgia Tech)

Un conjunto de miles de millones de rectenas puede producir una corriente notable, aunque la eficiencia de los dispositivos demostrados hasta ahora permanece por debajo del 1 por ciento. Los investigadores esperan aumentar dicha eficiencia a través de técnicas de optimización, y creen que una rectena con potencial comercial podría estar disponible en el plazo de un año.

Cola cree que él y sus colaboradores podrían acabar construyendo células solares que sean el doble de eficientes a un coste que sea 10 veces más bajo. Eso podría cambiar el panorama energético mundial.