Valiéndose de una fuente de celulosa, como los periódicos, y de azúcar para sintetizar nanopartículas de carbono, investigadores del Departamento de Química Física de la UPV/EHU han desarrollado un material que puede ser útil como sensor, ya que sus componentes responden ante diferentes estímulos. Por ejemplo, la fluorescencia que presentan se ve aumentada o disminuida en presencia de distintos metales, por lo que pueden ser utilizados como materiales de detección de ellos.
Queriendo ir un paso más allá de lo aprendido en Canadá, Lizundia pensó en incorporar otras nanopartículas funcionales en esa estructura quiral nemática, unas partículas que cambian de propiedades ante estímulos externos. Escogió los llamados nanopuntos de carbon (carbon dot en inglés), por un lado, porque son fluorescentes, es decir, emiten color al excitarlos con luz ultravioleta, y, por otro, porque pudo conseguirlos utilizando como materia prima azúcar: "Logré estas nanopartículas sometiendo a la glucosa a un tratamiento hidrotermal, utilizando únicamente agua y calor, y mediante un proceso rápido y barato", comenta el investigador.
El material final presenta las características que buscaba Lizundia: Por un lado, "es un material respetuoso con el medioambiente, ya que no es tóxico y sus materias primas son de carácter renovable, y el proceso de síntesis es rápido, simple y escalable. Por otro lado, además, el hecho de ser fluorescente dota al material de propiedades interesantes para poder ser utilizado como sensor", concreta Lizundia.
El haber introducido puntos de carbono dentro de la estructura quiral nemática de los nanocristales de celulosa convierte a este material en especialmente apropiado como detector de la presencia de hierro, por lo que, tal como explica Lizundia, "resulta muy útil para detectar la polución medioambienta o la presencia de metales en el cuerpo. Yo, concretamente, estudié la respuesta del material frente al cinc y el hierro, al ser los dos muy abundantes tanto en temas medioambientales como biológicos. Pude observar que la interacción de los iones metálicos con las nanopartículas de carbono influye en el nivel de fluorescencia que emiten las nanopartículas. En presencia de hierro, disminuye su fluorescencia, y en presencia de cinc, sin embargo, aumenta".
Otra posible aplicación de ese material puede ser el utilizarlo para formar bioimágenes. En la investigación realizada, Lizundia no llegó más que a probar que, efectivamente, ofrece esa posibilidad. "En breve pondré en marcha una investigación para profundizar en este tema, y utilizar estas nanopartículas para la creación de bioimágenes". La bioimagen consiste en crear imágenes mediante métodos no invasivos de procesos biológicos, como procesos celulares, así como medir la interacción entre moléculas en tiempo real, en el lugar donde están sucediendo esas interacciones.
El investigador de la UPV/EHU Erlantz Lizundia realizó su trabajo de investigación en colaboración con la Universidad de British Columbia (UBC) de Canadá, y con la entidad FPInnovations, también canadiense. En aquella época Lizundia era investigador del Departamento de Química Física, en Leioa. Ahora es profesor asociado en el Departamento de Expresión Gráfica y Proyectos de Ingeniería de la Escuela de Ingeniería de Bilbao.
Referencia bibliográfica
E. Lizundia, T.D. Nguyen, J. L. Vilas, W. Y. Hamad, M. J. MacLachlan.. Chiroptical luminescent nanostructured cellulose films. Materials Chemistry Frontiers. 2016. DOI: 10.1039/C6QM00225K.