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Ciencia

Granos de arena inteligentes

MONRA

Granos de arena inteligentes

Adela Muñoz Páez

La humilde arena que pisamos es la materia prima de muchos materiales que nos hacen la vida más fácil y de las prometedoras nanopartículas mesoporosas

Una de las sensaciones más agradables del verano es pasear descalza por la playa y sentir la arena en las plantas de los pies. Lo que muchos paseantes quizá no sepan es que la humilde arena que pisan es la materia prima de muchos materiales que nos hacen la vida más fácil.

El componente fundamental de la arena es el cuarzo, SiO2, fuente de los materiales que contienen el elemento químico silicio, cuyo símbolo es Si. Los más visibles son los vidrios, sustancias que en caliente pueden moldearse fácilmente, son transparentes, duros e inertes químicamente, es decir, no reaccionan con casi nada. Estas propiedades los hacen muy útiles para fabricar ventanas, recipientes de uso doméstico o material de laboratorio. La producción del vidrio se ha abaratado tanto que lo que hasta hace poco era un lujo que solo podían pagar los muy ricos, hoy es accesible a todo el mundo y lo usamos incluso para fabricar recipientes de un solo uso. No podemos olvidar que la obtención del vidrio, aunque barata, es muy costosa energéticamente, por lo que es muy importante reciclarlo.

La arena es también la materia prima para obtener el silicio puro, base de los microchips que son el corazón de todos los dispositivos electrónicos y componente fundamental de la mayor parte de las células solares, base de la energía 'limpia'. Por ello, el silicio es el material clave en las revoluciones tecnológica y energética.

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El gel de sílice es la forma 'amorfa', es decir, sin estructura ordenada, del compuesto SiO2. Es inerte químicamente al igual que el cuarzo, que es la forma cristalina (ordenada) del SiO2, pero, a diferencia del cuarzo, la sílice tiene una gran capacidad para absorber agua debido a su alta superficie, una propiedad de gran importancia. Es un polvo tan, tan fino, que un gramo de gel de sílice puede tener una superficie de 800 metros cuadrados. Por ello, cuando se quiere mantener seco algún objeto, como bolsos, relojes o material electrónico, se ponen en su interior o en las cajas donde se guardan una bolsitas que contienen bolitas de gel de sílice.

Cuando la sílice se prepara en forma de hilos, se obtiene la fibra de vidrio, que se emplea tanto como aditivo en materiales de construcción, dado que es un excelente aislante acústicotérmico y eléctrico, como para reforzar carrocerías de automóviles o palos de golf y hacer recubrimientos de cascos de barcos y tablas de surf. La fibra óptica, una de las protagonistas de la transformación de las comunicaciones, es una clase especial de fibra de vidrio cuyo componente fundamental es también la sílice.

Biomaterial 'inteligente'

A su gran versatilidad se une el hecho de que la sílice no es tóxica para el ser humano, lo que fue aprovechado por la profesora Vallet Regí, de la Universidad Complutense de Madrid, para realizar un uso pionero de la misma como biomaterial 'inteligente'. Empleó nanopartículas de sílice 'mesoporosa' como nanovehículos para la liberación controlada de fármacos. Veamos qué significan estos términos que parecen de ciencia ficción.

En su laboratorio preparan pequeñas partículas de sílice de unos 100 nanómetros (nm) con poros de entre 2 y 10 nm de diámetro, llamados 'mesoporos'. Para hacernos idea del tamaño de estos poros recordemos que el espesor de un cabello humano es de 80.000 nm, mientras que el diámetro de las moléculas de fármaco es del orden de 1 nm. En una partícula de 100 nm con multitud de poros de 2 nm caben infinidad de moléculas de un fármaco, por lo que estas nanopartículas pueden ser empleados como vehículo de transporte de fármacos a través del torrente sanguíneo.

Lucha contra el cáncer

¿Cómo se consigue que los medicamentos se liberen en los lugares apropiados? Las nanopartículas mesoporosas de sílice se han empleado preferentemente en la lucha contra el cáncer porque, dada la estructura de la red de los vasos sanguíneos del tejido tumoral, los medicamentos se liberan en ellos en mayor porcentaje que en los vasos sanguíneos de los tejidos sanos. Para los casos en los que no tiene lugar una liberación preferente de fármacos, se están diseñando 'tapaderas' que mantengan cerrados los poros que almacenan los medicamentos hasta que las nanopartículas lleguen a su destino. Para ello se requiere que sean 'inteligentes', es decir, que respondan a estímulos externos. Dichos estímulos han de ser capaces de atravesar los tejidos sanos sin dañarlos; pueden ser campos magnéticos o eléctricos, cambios en el pH, ondas de ultrasonidos o combinación de varios de ellos.

Es difícil imaginar que de un simple grano de arena puedan obtenerse tantos y tan variados materiales. No es magia ni ciencia ficción: ¡es ciencia!

*Catedrática de Química Inorgánica de la Universidad de Sevilla y miembro de la Red de Científicas Comunicadoras.

La autora de este artículo forma parte de la Red de Científicas Comunicadoras de El Periódico.