SÍNTESIS VERDE:

El futuro de la nanotecnología sostenible.

¿Sabías que es posible obtener partículas de tamaño nanométrico utilizando alguna de las secciones de una planta?. En muchas partes del mundo hay investigadores dedicados a la búsqueda de novedosos métodos para la obtención de materiales, que por su estructura tan pequeña presentan propiedades extraordinarias. Una partícula nanométrica o nanopartícula, es todo aquel material solido que posea un tamaño entre uno y cien nanómetros en al menos una de sus dimensiones, es decir, las partículas pueden presentar diferentes formas: partículas, películas, tubos o fibras, etc. (Prasad, 2020).

¿No lo imaginas? Déjame explicarte, un grano de arroz normal mide cerca de 5 milímetros, ¡esto es equivalente a ni más ni menos que 5 millones de nanómetros!

Los nanomateriales han adquirido una gran relevancia durante los últimos años, gracias a que sus propiedades fisicoquímicas se potencializan con la escala nanométrica y por lo tanto sus aplicaciones también se incrementan, siendo posible utilizarlas en la industria química, farmacéutica, textil, en electrónica, elaboración de cosméticos, en las áreas de la salud y cuidado ambiental, entre muchas otras.

En la búsqueda de métodos más eficientes y económicos, una de las tendencias que ha ido en aumento es la utilización de plantas, mediante un proceso que se conoce como química verde o química sostenible, ya que tiene como objetivo principal, evitar o disminuir el uso y generación de residuos que dañen el ambiente.

La razón por la que algunas plantas pueden ser utilizadas para sintetizar materiales es la presencia de metabolitos en su estructura que actúan como agentes reductores o antioxidantes. Estos metabolitos suelen ser terpenoides, polifenoles y alcaloides, entre otros; y pueden estar presentes en las hojas, las flores, el tallo, las raíces y los frutos de las plantas.

Por otro lado, la moringa (figura 1), conocida científicamente como Moringa oleifera, es una especie caducifolia de crecimiento rápido, que se cultiva principalmente con fines ornamentales, en muchas partes de México. El estado de Morelos es uno de los que posee mejores condiciones para la producción de moringa gracias a su clima, su localización geográfica y sus condiciones ambientales (Cabrera-Carrion et al. 2017). Gracias a sus propiedades nutricionales y terapéuticos (FAO, 2020), todo el árbol de moringa puede ser aprovechado para diferentes usos, desde alimenticios y medicinales, material con aplicación medioambiental en el tratamiento de aguas residuales a través de la síntesis de materiales y hasta como forraje en la ganadería.

En el laboratorio de investigación de la maestría en Ciencias en Biotecnología de la UPEMOR se realiza la síntesis verde de nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2), material con propiedades fotocatalíticas entre otras, que se utilizará en el tratamiento de aguas contaminadas con compuestos orgánicos ecalcitrantes de origen farmacéutico, que por sus características no son eliminados con los tratamientos convencionales y que, al ser descargados en cuerpos de agua, afectan gravemente la vida del ecosistema.

La primera etapa en la síntesis verde del TiO2, es la obtención del extracto acuoso a partir de hojas de moringa, el cual se utiliza para la disolución del precursor, isopropóxido de titanio (figura 2).

Es importante que sepas, que las condiciones de síntesis deben ser suaves, es decir, bajas revoluciones de agitación y temperatura no mayor a 60°C, para no afectar la estabilidad química de los metabolitos. Después de permitir la evaporación total del solvente, el sólido preparado, se coloca en una cápsula de porcelana para someterlo a un tratamiento térmico, que consiste en llevar el material a una temperatura de 550°C.

Este procedimiento nos permite obtener nanopartículas de dióxido de titanio (figura 3) de cerca de 15 nanómetros de diámetro (Bahri et al., 2021) y con una estructura cristalina que le confiere propiedades especiales para su aplicación en el tratamiento de aguas contaminadas con especies químicas de baja o escasa biodegradabilidad, como lo son los llamados contaminantes emergentes: antibióticos, analgésicos, antipiréticos, anti convulsionantes, productos de aseo personal, agroquímicos, colorantes, entre otros (Primo & García, 2013).

Los avances en la ciencia y la tecnología a partir de la química verde, han sido grandiosos, sin embargo, aún queda mucho por probar y descubrir. Las aplicaciones de los nanomateriales y la nanotecnología apenas empiezan a ser exploradas, y las posibilidades son casi infinitas.

Bahri, S., Harun, Z., Hubadillah, S., Salleh, N., Rosman, N., Kamaruddin, N., Azhar, N., Sazali, N., Ahmad, R., Basri, H. (2021). Review on recent advance biosynthesis of TiO2 nanoparticles from plant-mediated materials: characterization, mechanism and application. Advanced Manufacturing and Materials Centre (AMMC).

Cabrera-Carrion, J., Jaramillo-Jaramillo, C., Dutan-Torres, F., CunCarrion, J., Garcia, A. Rojas, L. (2017). Variación del contenido de alcaloides, fenoles, flavonoides y taninos en Moringa oleifera Lam. en función de su edad y altura. Planta Piloto de Farmacia, Unidad Académica de Ciencias Químicas y de la Salud, Universidad Técnica de Machala, Ecuador.

Inamuddin Abdullah M. Asiri. 2020. Applications of Nanotechnology for Green Synthesis. Chemistry Department, King Abdulaziz University, Jeddah, Saudi Arabia, Department of Applied Chemistry. Aligarh Muslim University. Aligarh. India. Springer.

Moringa. Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2020.

Primo, A., Garcia. H. Solar Photocatalysis for Environment Remediation. Instituto Universitario de Tecnología Química CSIC-UPV, Universidad Politécnica de Valencia, 46022 Valencia, Spain.