El coordinador del Laboratorio de Procesos Fotónicos y Electroquímicos de la Universidad de Playa Ancha comenta de qué se trata la miniaturización de materiales en la detección y combate de enfermedades.

En la lucha contra el COVID-19, el mundo de la ciencia ha recurrido al uso de materiales a escalas diminutas, cuyas propiedades permiten actuar de manera efectiva en su eliminación, debido al tamaño y la consecuente capacidad de penetración.

En este sentido, la nanotecnología capaz de diseñar y manipular la materia a nivel de unos cuantos átomos ha aplicado las nanopartículas de cobre en elementos de protección como mascarillas y desinfectantes para superficies de uso habitual, por ejemplo, del transporte público, automóviles y mobiliario comunal, entre otros.

En estricto rigor y para que se haga una idea, una nanopartícula pertenece a la escala de los nanómetros, esto es, una milmillonésima parte del metro.

Para entenderlo y dimensionarlo, el académico y coordinador del Laboratorio de Procesos Fotónicos y Electroquímicos de la Universidad de Playa Ancha (UPLA), doctor Freddy Celis Bozo, explica que es como si nuestro cabello tuviese un diámetro similar al de todo un estadio de fútbol (considerando las galerías), mientras que el balón de juego colocado en el centro del campo representa la escala nanométrica.

“Entonces, cuando hablamos de nanopartículas nos referimos a un conjunto de átomos unidos entre sí que, en términos de dimensiones, se encuentran entre los 1000 y los 5 nanómetros de diámetro. Las que están constituidas de cobre tienen la facultad de interaccionar fuertemente con organismos como virus y bacterias, con el propósito de eliminarlos a partir de interacciones y reacciones bioquímicas. Es por este motivo que, en particular, las nanopartículas de cobre son ampliamente utilizadas para fines de desinfección”, sostiene el doctor Celis.

El académico menciona como ejemplo de la utilización de las propiedades de las nanopartículas de cobre a nivel macro, a los pasamanos de la Estación Baquedano en el metro de Santiago, instalados con el objetivo de proteger a los usuarios de enfermedades, dado que dicho metal inhibe la multiplicación de gérmenes. Y en Valparaíso existe una empresa que modifica la superficie de un vidrio con nanopartículas de cobre con fines antimicrobianos.

Las nanopartículas de cobre tienen principalmente la capacidad de ceder y captar electrones, y tienen la posibilidad de interactuar con la luz, moléculas, virus y bacterias.

“En el caso particular de los virus, el mecanismo de acción de las nanopartículas de cobre se basa en que éstas inactivan una enzima proteasa que juega un rol fundamental en la replicación viral. Esta enzima proteasa actúa como catalizador de reacciones químicas. Por lo tanto, son aceleradores bioquímicos y funcionan bajo el principio fundamental de la disminución de la energía que se necesita para que ocurra una reacción. En este caso el rol del cobre es alterar las estructuras moleculares enzimáticas y sus funciones. Por otro lado, las nanopartículas de cobre provocan un daño importante en las envolturas fosfolipídicas, que se caracterizan por estar constituidas por moléculas que poseen un extremo que es soluble en agua, y otro que rechaza el agua. Entonces existe una impermeabilidad selectiva del medio interno y externo en estos virus”, precisa el investigador de la UPLA.

DETECCIÓN TEMPRANA DEL ALZHEIMER

En el Laboratorio de Procesos Fotónicos y Electroquímicos alojado en la Facultad de Ciencias Naturales y Exactas de la UPLA se sintetizan nanopartículas de cobre, con el objetivo de acceder a las energías que se generan luego de la excitación de estas partículas con la luz. Lo anterior, para ser aprovechadas en la mejora de respuestas fotónicas que permitan reconocer diversas moléculas a concentraciones muy bajas (hablamos de unas cuantas moléculas), o bien, para la inmovilización molecular y su posterior uso en reacciones superficiales a esas escalas.

Igualmente, Celis sostiene que trabajan con nanopartículas compuestas de oro o plata y colaboran con el Advanced Center for Chronic Diseases, ACCDiS de la Universidad de Chile, lo que ha permitido detectar los agregados proteicos responsables de la enfermedad de Alzheimer, en presencia de nanobarillas de oro, contribuyendo con el desarrollo de nuevos métodos de detección temprana de esta enfermedad.

De esta manera, la nanotecnología abre un campo inimaginable de opciones para acceder a nuevas tecnologías en la detección de moléculas contaminantes, desarrollo de nuevos sistemas de paneles de captura de energía solar, desarrollo de métodos de detección de enfermedades, desarrollo de terapias contra algunos tipos cánceres y enfermedades degenerativas, así como la miniaturización de dispositivos electrónicos, entre otros.