Cómo la nanotecnología ayuda a mejorar los materiales

Cada 9 de octubre se celebra el Día de la Nanotecnología, una fecha destinada a difundir esta área de investigación con gran potencial para crear nuevas estructuras, materiales y aparatos, a través de la manipulación de la materia a una escala nanométrica. Un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro, una medida que se obtiene mediante la fórmula 10 -9, que coincide con el formato de esta fecha en inglés y originó esta conmemoración internacional. 

En distintos centros científicos del país, especialistas del CONICET llevan adelante múltiples proyectos vinculados a la nanotecnología. Uno de ellos es el Instituto de Materiales de Misiones (IMAM, CONICET – UNaM), donde tres grupos de investigación están generando desarrollos orientados a mejorar la calidad de vida de la sociedad y aportar soluciones orientadas a la industria. 

El estudio y desarrollo de materiales nanoestructurados tiene potenciales aplicaciones en diversas áreas. Una de ellas es la de la medicina, a través de la generación de biomateriales que se pueden utilizar para la fabricación de distintos tipos de prótesis. 

Entre los proyectos que se realizan en Misiones se destaca el de la creación de una válvula cardíaca recubierta con dióxido de titanio nanoestructurado. “Se trata de un material que es compatible con el cuerpo humano y con la sangre, por lo que no genera rechazo y tiene una muy alta durabilidad, a diferencia de otras válvulas que se utilizan actualmente que necesitan reemplazos después de pocos años porque están fabricadas en base a materiales biológicos”, explica el investigador del CONICET en el IMAM Mario Rosenberger, quien dirige el Programa de Materiales, Modelización y Metrología (PMMM).

Pero esa no es la única aplicación del dióxido de titanio. El equipo de investigación también está utilizando este nanomaterial para el tratamiento de aguas contaminadas, tanto urbanas como industriales. Junto con las nanopartículas de hierro, estos materiales  permiten eliminar elementos difíciles de remover por otros métodos, como el cromo, el arsénico o contaminantes orgánicos complejos que están presentes incluso en el agua para consumo humano en algunas regiones del país. 

Otra de las áreas de investigación de este grupo está vinculada a la energía y se trata del estudio de nanomateriales para baterías de litio. El objetivo es lograr que estos dispositivos puedan realizar una transferencia más rápida y eficiente, logrando entregar la mayor cantidad de energía posible en poco tiempo y con alta durabilidad. 

También se desarrollan numerosos proyectos vinculados a la nanotecnología basados en el uso de recursos renovables. Así, se ha logrado obtener nanocelulosa, celulosa microfibrilada y nanolignina a partir de los componentes químicos principales de residuos de aserraderos.

“La lignina es un polímero que se encuentra en las células de las plantas. Al transformarla en nanopartículas logramos mejorar algunas de sus propiedades como antioxidante, como antimicrobiano o como protector de rayos UV”, detalla la investigadora del CONICET en el IMAM y responsable del Programa de Celulosa y Papel (PROCYP), María Cristina Area. 

Los nanomateriales que se obtienen a partir de celulosa tienen diversas aplicaciones y están siendo empleados como insumos para la impresión 3D de sensores y dispositivos médicos, refuerzo de papeles y cartones, recubrimientos alimentarios antimicrobianos y distintos tipos de bioplásticos.

Otros de los proyectos en los que trabajan grupos de la provincia de Misiones tienen que ver con el desarrollo de biorreactores que utilizan enzimas de hongos sobre soportes nanoestructurados de óxido de aluminio para el tratamiento de efluentes contaminados. Además, en un trabajo conjunto con el Instituto de Biotecnología de Misiones (INBIOMIS)  , están produciendo biosensores descartables que monitorean la presencia de varios contaminantes para garantizar la calidad del agua potable, los alimentos y el suelo. 

Asimismo, se está trabajando en la síntesis y caracterización de nanopartículas de óxido de zinc y óxido de silicio para su aplicación en el área medioambiental. Estas actividades se desarrollan en el marco de tesis doctorales, en las que se busca la implementación de nanopartículas de diferentes óxidos como soporte de inmovilización de enzimas, y aplicación en el tratamiento de efluentes contaminados.

“La incorporación de nanopartículas y nanocompuestos para fabricar biosensores brinda la oportunidad de construir una nueva generación de tecnologías de detección”, destaca la investigadora del CONICET en el IMAM Alicia Ares, quien dirige el Programa de Materiales y Fisicoquímica (ProMyF). “Los resultados que estamos obteniendo demuestran que es posible combinar la biotecnología y los nanomateriales para resolver problemas del área ambiental. Nuestro objetivo es seguir trabajando para extender esta tecnología al sector productivo industrial”, finaliza.