Sílice mesoporosa magnética (Fе-MCM-41-A) como adsorbente de antibióticos: rendimiento, cinética y mecanismo

En años recientes, la contaminación por antibióticos de aguas residuales industriales se ha incrementado, así como de cuerpos de agua dedicados a la acuicultura. Debido a su impacto en el medio ambiente y la salud, la eliminación de antibióticos del agua es un problema que requiere solución. 

Un equipo de científicos chinos depositó nanopartículas magnéticas de hierro sobre sílice mesoporosa (Fe-MCM-41-A), y aplicó el material resultante para la adsorción de oxitetraciclina (OTC) a partir de una solución acuosa. Estudiaron los efectos de los iones competidores, como Na⁺, Ca²⁺ y Cu²⁺ en el proceso de adsorción a diferentes pH.

 

Por microscopía electrónica de transmisión del material sintetizado se demostró que el adsorbente Fe-MCM-41-A tiene canales hexagonales que facilitan la transferencia de masa durante la adsorción. La adsorción de OTC al Fe-MCM-41-A ocurre rápidamente y su capacidad máxima de adsorción es de 625.90 mg g⁻¹. Las nanopartículas de hierro soportadas tienen propiedades magnéticas y, por lo tanto, después de la reacción, se puede separar al adsorbente de la solución mediante la acción de un campo magnético.

 

La reacción entre la OTC y las nanoparticulas de Fe-MCM-41-A ocurre mediante la formación de complejos en la superficie interna. La presencia del ion Na⁺ no tuvo un efecto significativo. El efecto promocional del Ca²⁺ en la adsorción fue bajo en condiciones ácidas y neutrales, pero aumentó a mayor pH. El Cu²⁺ siempre redujo la eficiencia de eliminación de la OTC.

 

Los autores ofrecen un modelo de adsorción de la OTC al Fe-MCM-41-A que incluye complejos de superficie, intercambio iónico, enlace-π –catiónico, enlace de hidrógeno y la hidrofobicidad del material.

 

Los resultados se publicaron recientemente en Scientific Reports

Diodo unidimensional de heterounión de van der Waals

Los científicos suelen producir heteroestructuras para lograr nuevas propiedades de dispositivos que no están disponibles en un solo material. Una heteroestructura de van der Waals está hecha de materiales 2D que se apilan directamente uno encima del otro como bloques de Lego o un sándwich. La fuerza de van der Waals, que es una fuerza de atracción entre moléculas o átomos neutros, mantiene unidos a los materiales.

 

Recientemente, un grupo de científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania en Estados Unidos y de la Universidad de Tokio en Japón, logró la síntesis de heteroestructuras unidimensionales de van der Waals al enrollar estructuras bidimensionales formando nanotubos. Produjeron una heteroestructura unidimensional, de 11 nm de ancho, al ensamblar coaxialmente un nanotubo de carbono semiconductor de pared simple tipo-p, un nanotubo de nitruro de boro aislante y un nanotubo de disulfuro de molibdeno semiconductor tipo-n. De este modo se produce una heterounión radial, semiconductor-aislante-semiconductor. Al aplicar un potencial con polarización inversa entre el nanotubo de carbono y el nanotubo de disulfuro de molibdeno se observa el efecto rectificador típico de un diodo (ver la figura). 

 

Este diodo con base en una heterounión unidimensional ofrece una alternativa para la miniaturización, aún mayor, de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos y además presenta mejores propiedades que su contraparte bidimensional. Se prevee un futuro muy promisorio para estos dispositivos unidimensionales.

 

 Los resultados se publicaron recientemente en la revista ASC Nano

 

Mas información en Nanotechnology News

Nanobiorreactores para el tratamiento de la galactosemia

La galactosemia es una enfermedad relacionada con la disfunción metabólica de la transformación de la galactosa en glucosa de acuerdo a la denominada “ruta de Leloir”. La deficiencia de la enzima galactosa-1-fosfato uridil transferasa (GALT), ocasiona una acumulación de galactosa-1-fosfato (Gal-1-P), lo que produce compuestos como galactiol y galactonato que son altamente tóxicos para el organismo. En los recién nacidos, la galactosemia puede ser letal, y en los adultos se relaciona con enfermedades como desórdenes motores, mentales y neurológicos, osteopenia, osteoporosis, hepatomegalia, fallas renales y hepáticas, cataratas, entre otras. No existe una terapia efectiva, pero se recomienda eliminar de la dieta el consumo de galactosa; sin embargo, suele no ser suficiente. Otras soluciones proponen bloquear la ruta de Leloir para evitar la acumulación tóxica de la Gal-1-P, pero esto conlleva efectos secundarios tóxicos. 

 

Investigadores del Centro de Nanociencias y Nanotecnología de la UNAM desarrollaron un nanorreactor de partículas tipo virus (VLP’s, por sus siglas en inglés) de la cápside del virus del mosaico  del bromo (BMV) que contiene en su interior a la enzima GALT, como una alternativa para el tratamiento de la galactosemia clásica. Demostraron que dentro de cada VLP de BMV existen en promedio 13.5 dímeros de GALT que conservan su actividad catalítica (k_cat 16%) con respecto a la enzima libre. Los nanobiorreactores sin funcionalizar y que contienen GALT pueden internalizarse en células de hígado, riñón y fibroblastos. Así, se demuestra que la terapia de reemplazo enzimático puede ser una estrategia eficaz para este tipo de patologías. 

 

Los resultados de esta investigación se publicaron en: ChemMedChem

Crecimiento epitaxial de nanoláminas de CrSe2, estables en aire, con orden magnético sintonizado por medio del espesor

 

En la actualidad es de mucho interés estudiar materiales laminados ultradelgados basados en capas bidimensionales (2D) o monocapas unidas mediante enlaces van der Waals (vdW), como el grafeno y los dicalcogenuros de metales de transición, tanto para estudios fundamentales como por sus aplicaciones tecnológicas. El descubrimiento del ferromagnetismo intrínseco en tales cristales laminados, conocidos como cristales vdW-2D, ha incrementado el interés científico y tecnológico por la síntesis escalable de imanes vdW-2D con propiedades magnéticas sintonizables por medio de su espesor.

 

En el presente trabajo, investigadores de China y EUA reportan la síntesis controlada de nanoláminas de CrSe₂ vdW-2D e investigaron las propiedades magnéticas dependientes de su espesor. Como substrato utilizaron diselenuro de tungsteno (WSe2), libre de enlaces no saturados y demostraron que se pueden crecer nanoláminas de CrSe₂ con control del espesor hasta el límite de una monocapa, aplicando el proceso de depósito por descomposición química de vapores (CVD, por sus siglas del inglés chemical vapor deposition). Además, los cálculos teóricos sugieren que la transferencia de carga entre el substrato de WSe₂ y el acoplamiento entre las capas de CrSe₂ juegan un papel crítico en la determinación del orden magnético en las nanoláminas con unas cuantas capas de CrSe₂.

 

Con el crecimiento sintonizado de nanoláminas ferromagnéticas de CrSe₂, que además son estables en condiciones ambientales, se obtiene un imán robusto vdW-2D para estudios fundamentales y para la construcción de diversos dispositivos magnéticos basados en heteroestructuras vdW para almacenamiento de información, como sensores, así como en espintrónica.

 

Los resultados se publicaron en Nature Materials