Nanopartículas bimétalicas de Cu-Pt para controlar la selectividad en aldehídos no saturados.

La selectividad en catálisis es muy difícil de controlar, sin embargo, es clave para muchos procesos en la fabricación de productos químicos. Investigadores de la Universidad Nacional Autónoma de México, de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China y de la Universidad de California en Estados Unidos demostraron vía estudios teórico-experimentales que las nanopartículas de cobre con incrustaciones de átomos de platino favorecen la selectividad en la hidrogenación de los enlaces C=O en presencia de enlaces C=C en aldehídos no saturados.

Con el uso de experimentos que determinan la cinética de reacciones catalíticas se explicó que las superficies de las nanopartículas de cobre favorecen la hidrogenación de C=O sobre la de C=C con hidrógeno atómico, pero requieren la intervención de los átomos de platino impregnados para la activación de las moléculas de hidrógeno. Además, se determinó con cálculos de primeros principios, que esta selectividad se puede explicar en parte por la preferencia de las moléculas a formar enlaces Cu-O, lo que promueve barreras de menor energía para la hidrogenación de los enlaces C=O. 

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista ACS Catalysis.

Observación 4D a escala atómica de la nucleación cristalina

La nucleación es un fenómeno extendido en muchos procesos físicos, químicos y biológicos. Sin embargo, en su etapa inicial es extremadamente difícil de estudiar. Un grupo de investigadores de Estados Unidos y Corea desarrolló una metodología para observar las etapas iniciales del crecimiento cristalino en cuatro dimensiones (4D), es decir, en tres dimensiones (3D) y en diferentes tiempos del proceso, usando la tomografía electrónica de los átomos (AET, del inglés atomic electron tomography)

Los investigadores usaron nanopartículas de FePt como sistema modelo y descubrieron que, en la etapa inicial, los núcleos tienen una forma irregular. Con imágenes de AET muestran la estructura y la dinámica de los núcleos y observan que los procesos de crecimiento, fluctuaciones, disoluciones, de fusión y/o de división están regulados por la distribución del parámetro de orden y su gradiente. Las observaciones experimentales se corroboraron mediante simulaciones de dinámica molecular de nucleación heterogénea y homogénea en transiciones de fase líquida a sólida de Pt. Sus  resultados experimentales y de dinámica molecular indican que se necesita una teoría diferente a la clásica para describir la nucleación en la primera etapa a escala atómica.

Esta metodología teórico-experimental de análisis 4D en resolución atómica permitirá resolver problemas fundamentales en la ciencia de los materiales como estudios de  transición de fase, difusión atómica, dinámica de límite de grano, movimiento de interfaz, dinámica de defectos y reconstrucción de superficie, entre otros.

Los resultados fueron publicados recientemente en la revista Nature

Un nuevo método sin insulina para la regulación de la glucosa en sangre

Investigadores de la Universidad de Toronto, Canadá, desarrollaron una estrategia para regular la glucosa en la sangre sin utilizar hormonas. Sintetizaron nanogeles poliméricos con estructura núcleo coraza que,  a manera de un hígado artificial, absorben o liberan glucosa, dependiendo de su concentración en la sangre. A altas concentraciones de glucosa (hiperglucemia), los nanogeles absorben estas moléculas, lo que conduce a la tumefacción de los nanogeles. Por el contrario, a bajas concentraciones de glucosa (hipoglucemia), los nanogeles se contraen para liberar la glucosa almacenada. El rendimiento in vivomostró que la inyección de nanogeles puede regular eficazmente la glucosa en la sangre de ratas con diabetes tipo 1 durante al menos 6 horas. Este trabajo requiere  mayor desarrollo para constituir una posible solución para pacientes con resistencia a la insulina.

Los resultados se publicaron recientemente en la revista Nanoscale

Nanotermómetros para determinar la temperatura de células individuales vivas

Un grupo internacional de investigadores sintetizó una sonda de borodipirrometano (BODIPY) capaz de medir la temperatura de objetos microscópicos mediante cambios en la constante de velocidad de descomposición no radiativa. La excitación de la molécula de BODIPY mediante un pulso de radiación electromagnética produce una fluorescencia característica que refleja la temperatura – con una resolución menor a un grado – de las células, que la incorporan tanto in vitrocomo in vivo. Es importante destacar que no se detectó toxicidad celular del BODIPY hasta una concentración de 100 μM. El BODIPY modificado con polietilenglicol (PEG-BODIPY) constituye un nanotermómetro fluorescente funcional capaz de determinar la temperatura de células individuales vivas de diversas líneas celulares. Con el PEG-BODIPY se podrán estudiar reacciones de choque térmico, metabolismo e hipertermia. 

Los resultados fueron publicados recientemente en The Journal of Physical Chemistry B