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Biotecnología

Reacciones químicas provocadas por láser

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Unas microcápsulas dentro de una mezcla líquida estallan y liberan reactantes en el momento que se desee.

  • por Katherine Bourzac | traducido por Francisco Reyes (Opinno)
  • 21 Septiembre, 2009

Los químicos normales no pueden mezclar los reactantes que utilizan hasta el momento en que estén listos para que la reacción tome lugar. No obstante, un equipo de investigadores acaba de desarrollar un método para encapsular los componentes químicos altamente reactivos con nanotubos de carbono dentro de microcáscaras de nylon, colocarlos en la mezcla con los otros reactantes, almacenar la mezcla el tiempo que deseen, y después utilizar una luz de láser para estallar las cápsulas, iniciando la reacción química en el momento y lugar en que sea necesaria. El sistema se podría utilizar para la impresión, para el control de la distribución de medicamentos dentro del cuerpo, o en la síntesis química industrial.

“Hemos desarrollado una forma de colocar elementos químicos incompatibles en un mismo contenedor, y un método externo para hacer que reaccionen,” afirma Jean Fréchet, químico orgánico en la Universidad de California, Berkeley.

Mediante el uso del sistema de encapsulado, afirma Alex Zettl, profesor de física en la universidad y que trabaja en las cápsulas químicas junto a Fréchet, “puedes colocar los elementos químicos exactamente donde los quieres colocar, dejarlos ahí, y después utilizar el láser para iniciar la reacción cuando lo desees.”

Los investigadores de Berkeley utilizan una reacción establecida para crear las cápsulas. Mezclan el elemento químico a ser encapsulado con una pequeña cantidad de nanotubos de carbono y los precursores para elaborar el nylon, mientras van agitándolo todo de forma continuada. Este movimiento hace que el nylon cree unas esferas que capturan a los nanotubos y a los reactantes. Al variar la cuota de agitación, los químicos de Berkeley son capaces de variar el tamaño de las cápsulas resultantes desde alrededor de 100 a 1.000 micrómetros. Al apuntar un láser a la cápsula, los nanotubos de carbono absorben la luz, calentando el líquido que llevan dentro hasta que se expande y explota, lo que hace que se liberen los contenidos. “La novedad no es la partícula en sí, sino el hecho de que se puede controlar con un láser de bajo coste,” afirma Fréchet. Esto es posible gracias a que los nanotubos—la sustancia más negra conocida—absorben un amplio espectro de luz de forma muy eficiente.

Las microcápsulas a menudo se encuentran en los detergentes, donde separan el jabón de los otros ingredientes al mezclarse con el agua, y en el papel de copia libre de carbono, donde separan las tintas que reaccionan cuando las cápsulas son estalladas por la presión del bolígrafo. No obstante hasta ahora no se había encontrado un buen método para separar los líquidos reactivos entre sí, y para controlar su liberación de forma precisa.

En un estudio publicado en Journal of the American Chemical Society, los investigadores describen el uso de microcápsulas accionadas mediante luz para controlar dos tipos distintos de reacciones.

El control por láser ofrece “muchos grados de libertad a la hora de depositar algo reactivo,” afirma Jeffrey Leon, químico en la división de electrónica de Henkel, una compañía con sede central en Düsseldorf, Alemania. El poder proteger a los elementos químicos altamente reactivos entre sí dentro de un líquido, y después ser capaz de controlar cuidadosamente su liberación, afirma Leon, “ha sido uno de nuestros objetivos durante mucho tiempo.” La investigación está en su fase más inicial y tiene muchas aplicaciones potenciales. “El siguiente paso es hacer las cápsulas lo más pequeñas posible,” lo que podría permitir el uso de cápsulas activadas por láser a la hora de imprimir materiales electrónicos, según afirma Leon.

Los investigadores de Berkeley están trabajando en el intercambio de los nanotubos de carbono por otros tintes que absorban bandas de luz más estrechas. Esto permitiría un nuevo grado de control sobre la liberación: se podrían utilizar láseres de dintintas longitudes de onda para liberar componentes químicos distintos.

Biotecnología

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