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07/2012

Microsubmarinos para limpiar el medioambiente

Los nanomotores sintéticos han sido de gran interés en los últimos años debido a las posibles aplicaciones que estos dispositivos, que se mueven autónomamente en presencia de un cierto combustible, podrían presentar. En este trabajo, los nanomotores se han aplicado en el campo medioambiental para la captura de aceites. Llevado a cabo en el Laboratorio de Nanobioelectrònica, liderado por Prof. Joseph Wang en la Universidad de California San Diego (UCSD), y en colaboración con Maria Guix, alumna de doctorado del Departamento de Química de la UAB y miembro del Grupo de Nanobioelectrònica y Biosensores del Instituto Catalán de Nanotecnología (ICN) liderado por Arben Merkoçi, Profesor ICREA, este trabajo es fruto del proyecto de colaboración entre los dos países y se ha publicado en la revista ACS Nano.

Los nanomotores se inspiraron inicialmente en los motores moleculares que encontramos en los organismos vivos. Los estudios se han centrado en el uso de microtubos con una superficie interior de platino, que mediante la producción de burbujas se propulsan autónomamente. Estos se pueden fabricar mediante procesos fotolitográficos o a través de una deposición electroquímica utilizando membranas cónicas (cyclopore) como moldes. La velocidad de estos dispositivos, además de su versatilidad en términos de bioconjugació para captura y aislamiento de células cancerígenas o bacterias, han inspirado este trabajo más enfocado en el campo medioambiental.

La presencia de aceites en aguas residuales, como productos secundarios de procesos de manufacturación en las industrias o por desastres medioambientales provocados por el hundimiento de petroleros, tales como el Prestige en el año 2002 o el Deepwater Horizon en 2010, representa una problemática que hay que abordar. Se han planteado varias opciones para la limpieza de estas aguas residuales, y una de las más estudiadas ha sido la creación de esponjas superhidrofóbicas que permiten la adsorción selectiva de estos aceites. Es por esta razón que el concepto de superficie superhidrofóbica, o lo que sería el mismo, con una gran afinidad en sustancias aceitosas, se planteó en la superficie del micromotores.


Figura 1: El mecanismo de captura y transporte de gotas de aceite por los micromotores modificados con superficies superhidrofóbicas.

La conjunción de la estructura presente en la superficie de los micromotores, junto con la modificación de la superficie exterior de oro de los micromotores con cadenas de alcanotiol permitió que se consiguieran dichas superficies superhidrofòbiques. La química mediante la cual se inmovilizaron estas cadenas de alcanotioles es la de monocapas monosensemblades (SAM), estudiándose diversas longitudes de cadena y siendo la longitud óptima la formada por dodecanotiol.

Asimismo se comprobó que el grupo final de estas cadenas influía enormemente en su interacción con los aceites, consiguiendo sólo que la captura de aceites se diera cuando el grupo final de estas cadenas era un metilo. Después de optimizar su todas las condiciones se comprobó que efectivamente el comportamiento de los micromotores era el mismo hacia sustancias con la gasolina, demostrándose así su versatilidad y posibles aplicaciones.

Así pues, de alguna manera los micromotores actuarían como microsubmarinos en el caso de implementarse este sistema en aguas reales y realizar así una limpieza rápida y efectiva de aceites in situ.

Maria Guix i Arben Merkoçi

Referencias

“Superhydrophobic Alkanethiol-Coated Microsubmarines for Effective Removal of Oil”. Maria Guix, Jahir Orozco, Miguel García, Wei Gao, Sirilak Sattayasamitsathit, Arben Merkoçi, Alberto Escarpa and Joseph Wang. ACS Nano, 2012, 6 (5), 4445–4451.

 
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