Investigadores de la Universidad del País Vasco han desarrollado un dispositivo capaz de determinar de manera directa la cantidad de cualquier sustancia adsorbida por materiales porosos paramagnéticos en medio líquido. Esta tecnología ha permitido realizar ensayos prometedores, como medir la captura y liberación de fármacos o la adsorción de CO2 en agua. Si bien continúa en desarrollo, su potencialidad le permitirá impulsar áreas de desarrollo e investigación tanto en industria como en academia.
La adsorción se utiliza ampliamente en diversas aplicaciones industriales, como la eliminación y purificación de sustancias químicas de medios gaseosos o líquidos. Su amplio uso se debe a las ventajas que ofrece, tales como bajo coste energético, alta eficiencia, facilidad de operación y disponibilidad de múltiples materiales adsorbentes. Con el fin de analizar y evaluar el rendimiento de los adsorbentes se estudian ampliamente sus capacidades de adsorción, así como la cinética -la velocidad a la que actúa- y la entalpía -el calor que libera durante el proceso- de cada uno de ellos.
El medio líquido, una frontera por mejorar
La mayoría de las técnicas y equipos de medición están dedicados al fenómeno de adsorción en un medio gaseoso, pero la adsorción también puede tener lugar mediante un adsorbente sólido en un medio líquido. De hecho, el campo de la adsorción en un medio líquido es un campo con un potencial igual o superior al de la adsorción en fase gaseosa, debido principalmente a las enormes posibilidades que ofrece. Algunos ejemplos son la captura y liberación controlada de productos farmacéuticos o el tratamiento de aguas residuales.
Sin embargo, en el caso de la adsorción en líquidos, las metodologías disponibles suelen basarse en la medición de la concentración de la sustancia a adsorber que queda disuelta, empleando técnicas como la espectroscopía UV-Vis, la cromatografía líquida o la resonancia magnética nuclear. Aunque estas técnicas permiten determinar la cantidad relativa de la sustancia que se desea capturar, pueden ofrecer resultados erróneos cuando se trabaja con sustancias poco solubles, como sucede con muchas moléculas farmacéuticas, o no son aplicables cuando no se dispone de las cantidades iniciales y finales.
Además, no existen técnicas universales, es decir, cada técnica sólo es aplicable a un determinado tipo de sustancias. La mayoría de ellas requieren una calibración de cada sustancia, lo que supone un problema adicional, y las manipulaciones necesarias durante el muestreo introducen un mayor o menor grado de sesgo, lo que aumenta los errores aleatorios e instrumentales.
La solución: una tecnología universal
En este contexto, nuestro grupo de investigación multidisciplinar de la UPV/EHU ha desarrollado un dispositivo que utiliza una nueva técnica denominada MCSD (Magnetic Capture Sensor Device). Esta técnica es aplicable a materiales porosos de naturaleza paramagnética y permite cuantificar los procesos de adsorción que tienen lugar dentro del material en disolución. De esta manera, el problema de la baja solubilidad se elimina totalmente.
Su funcionamiento se fundamenta en la respuesta a campos magnéticos externos por parte de las partículas paramagnéticas del material poroso en suspensión. Cada material genera una respuesta que varía proporcionalmente a la masa capturada en su interior. De hecho, como el dispositivo permite conocer cambios en la densidad del material poroso, esta técnica puede emplearse con cualquier sustancia susceptible de ser capturada, otorgándole un carácter universal a la tecnología.
Como ejemplo de sus aplicaciones, el dispositivo ha permitido realizar ensayos para la búsqueda de materiales porosos adecuados para la liberación controlada de fármacos en un estudio para el tratamiento de cáncer de colon. Además, ha permitido realizar mediciones de captura de CO2 en agua por materiales adsorbentes, lo que permitiría certificar a la industria en su búsqueda por disminuir las emisiones de este gas de efecto invernadero.
Del laboratorio a la industria
En resumen, esta tecnología ofrece una mejora significativa a la hora de determinar los adsorbentes adecuados para diversas aplicaciones, como pueden ser la purificación de sustancias químicas, la captura de CO2 e incluso aplicaciones en biomedicina.
El gran reto ahora es trasladar la tecnología del laboratorio a la industria. Si bien tendrá ciertas resistencias al ser una nueva tecnología, estamos seguros de que permitirá un avance significativo en el área de los materiales porosos.
Referencia
Rubén Pérez-Aguirre, Garikoitz Beobide, Oscar Castillo, Imanol de Pedro, Luis Barquín, Jesus Rodriguez-Fernández, Magnetic Response of Paramagnetic Metal–Organic Frameworks Under an External Magnetic Field and Its Application for Sorption Quantification. Chem. Methods. 00, 2025, e202500031. https://doi.org/10.1002/cmtd.202500031
Autores del artículo divulgativo:
Rubén Pérez-Aguirre, Oscar Castillo García y Garikoitz Beobide Pacheco
Departamento de Química Orgánica e Inorgánica
Facultad de Ciencia y Tecnología
Universidad del País Vasco (UPV/EHU)
Fuente: Scientias
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