| de la tecnología |  |
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| Nanorrobots sustentables para la detección óptica de contaminantes tóxicos |
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| Naveen Kumar Reddy Bogireddy y Vivechana Agarwal | ||||||||||||||
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Ante la gran importancia que reviste el problema de
salud en los países en vías de desarrollo debido a las enfermedades causadas por la ingesta de alimentos y bebidas contaminadas por actividades industriales, como los accidentes cerebrovasculares, las relacionadas con el corazón (hipertensión y otras cardiovasculares), las crónicas de vías respiratorias inferiores, cáncer, piel, diabetes y otras más, existe una necesidad urgente de implementar medidas que permitan el acceso a tecnologías para detección de contaminantes en áreas afectadas por actividad agrícola (pesticidas y fertilizantes tóxicos), industrial (textil y comida), farmacéutico (drogas y medicamentos) y minero (plata, oro, cobre, zinc, etcétera).
Tal es el objetivo de los llamados servicios de diagnóstico en el punto de atención (pa), es decir, directamente en donde se encuentran las personas afectadas, en el entorno contaminado (figura 1). En zonas del mundo real, en países de ingresos bajos y medianos, el potencial de estas tecnologías permitiría mejorar la atención médica, principalmente mediante la detección oportuna de metales pesados, contaminantes, colorantes y pesticidas. Para lograr este objetivo, los desarrolladores de dichos dispositivos se han guiado por requisitos esenciales: simple y seguro de usar, robusto en almacenamiento y uso, y han considerando además la carga de enfermedad, el estado económico, la infraestructura de pruebas, los requisitos de personal, el impacto y el costo-beneficio. Así fueron concebidos los nanorrobots de detección óptica de contaminantes tóxicos. El uso de materiales nano Un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro (i.e., 100 000 veces más pequeño que el diámetro de un cabello humano). Las partículas de tamaño nanométrico existen en la naturaleza y se pueden crear a partir de varios productos, como el carbono o minerales como la plata. Aun así, por definición, los nanomateriales deben tener al menos una dimensión inferior a aproximadamente 100 nanómetros. La mayoría de los materiales a nano escala son demasiado pequeños para verse a simple vista e incluso con microscopios de laboratorio convencionales. Los nanomateriales han ganado prominencia en el avance tecnológico debido a sus excepcionales propiedades ópticas, magnéticas, eléctricas y otras, debido a que dichas propiedades emergentes tienen el potencial de generar impactos significativos en la electrónica, la medicina, el medio ambiente y otros campos. Tales propiedades dependen principalmente de los materiales que contienen los contaminantes, pero también de otros parámetros de los puntos cuánticos de carbono, como los procesos de fabricación, propiedades ópticas, físicas y químicas, entre otros. En un principio, los puntos cuánticos de carbono se fabricaron con materiales tóxicos (no amigables con el ambiente), pero hoy día se han logrado obtener a partir de desechos agroindustriales de productos como frutas y vegetales, mediante síntesis verde, usando técnicas simples como la hidrotermal y la carbonización; es decir, son sustentables, abundantes y amigables con el medio ambiente, todas ellas grandes ventajas. ¿Cómo ayudan los robotsitos? El proceso es el siguiente: se hacen las pruebas de selectividad de los elementos tóxicos, como metales pesados, contaminantes de agua (como nitrofenol y clorofenol), colorantes o alcohol, empleando puntos cuánticos de carbono; se efectúan pruebas de sensibilidad, interferencia y floculación de los contaminantes tóxicos que resultaron selectos; se analizan los cambios en las propiedades de los nanomateriales propuestos en presencia de contaminantes. Para ello: 1) se miden las propiedades de los puntos cuánticos de carbono utilizando algunas técnicas de laboratorio (espectroscopía); 2) después de que la señal de propiedades ópticas se alcanza a ver, podemos agregar agua contaminada en puntos cuánticos de carbono optimizados y medir sus propiedades ópticas otra vez para observar los cambios (figura 2); los puntos cuánticos de carbono entran en un estado de transición, donde drásticamente comienzan a aparecer cambios en sus propiedades, tales como: a) incrementar o disminuir su intensidad de señal óptica y color visual bajo de lámpara de luz ultravioleta (uv) o luz de día; y b) cambio en su longitud de onda izquierda o derecha y en el color visible bajo la lámpara de luz ultravioleta o luz de día; finalmente, 3) se efectúa lo mismo que en el anterior, pero se agregan los puntos cuánticos de carbono sin y con agua contaminada sobre tiras de papel blanco; podremos ver los cambios bajo lámpara de día y ultravioleta. Conclusiones El aplicar materiales verdes para la detección de contaminantes prioritarios procedentes del sector agrícola (pesticidas y fertilizantes tóxicos), industrial (textil y comida), farmacéutico (drogas y medicamentos) y minero (plata, oro, cobre, zinc, entre otros minerales) conllevaría una mejor calidad de vida de la población en términos de salud. Además, se promueve la protección al medio ambiente debido al uso únicamente de residuos (agroindustriales y electrónicos) que carecen de un manejo sustentable, impulsando la química verde como tecnología principal. Finalmente, los resultados están enfocados para cumplir con los objetivos del desarrollo sostenible 3 y 6 contemplados por la onu. La unión de ciencia y tecnología para mitigar los efectos secundarios ocasionados por el sector industrial y agrícola puede coadyuvar a un desarrollo sostenible en el mundo. |
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| Naveen Kumar Reddy Bogireddy Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México. Vivechana Agarwal Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas, Universidad Autónoma del Estado de Morelos. |
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