CIENCIA Y TECNOLOGIA
Además de ser rica en pigmentos naturales que se utilizan como colorante en la industria alimentaria, la cáscara del chontaduro o cachipay también guarda los secretos para detectar metales pesados. Por primera vez se obtuvieron puntos cuánticos de carbono a partir de este fruto, que al unirlos con otros compuestos (que sirven como rastreadores) detectan en apenas 30 segundos si en los principales afluentes del país hay mercurio, plomo o arsénico, metales de elevada toxicidad.
¿Qué son los puntos cuánticos? Son el boom en química, justo el año pasado los ganadores del Nobel de Química trabajaron en ellos. En palabras sencillas, son partículas imperceptibles al ojo humano (nanopartículas) que pueden producir fluorescencia, es decir luz y color.
Entre los puntos cuánticos, los de carbono son los más amigables con el medioambiente, y aunque se obtienen de las más diversas fuentes, hay una que se roba el protagonismo: las cáscaras de las frutas, que por naturaleza tienen betacarotenos (pigmentos que les dan su color distintivo) y son un indicador de la presencia de carbono en su interior.
Esto lo sabe bien el investigador Brayan Stiven Gómez Piñeros, doctor en Química de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien ha trabajado en el tema desde su pregrado, y que con la guía y el apoyo de la profesora Gilma Granados, del Departamento de Química, y el grupo de Nano-inorgánica de la Universidad, estudió de los puntos cuánticos a otro nivel, acercándolos al chontaduro.
El cachipay es una fruta autóctona distribuida no solo en el Pacífico colombiano sino también en cada rincón del país, entre ellos la Amazonia, Quindío y Cundinamarca; de hecho también es común verlo en ventas callejeras, en carretas de madera, por las calles y plazas de Bogotá, y reconocer de inmediato su intenso color naranja.
En Colombia se estiman 9.580 hectáreas destinadas al cultivo de chontaduro, y muchas veces su cáscara es desechada; pero la química llegó a su rescate con el investigador Gómez, quien reunió unos 300 g en una reconocida plaza de mercado de Bogotá, que serían la materia prima para “alumbrar” los metales pesados presentes en e agua.
¡Y se hizo la luz!
La cáscara recolectada se convirtió en polvo, y en el laboratorio se usaron cerca de 10 g. Allí se subió la temperatura hasta los 200 °C durante 2 horas, en un reactor de microondas en el que se pusieron los residuos de chontaduro junto a un compuesto nitrogenado y agua; al cabo de este tiempo la solución líquida se volvió de color amarillo pálido e irradió una vistosa luz azul, que evidencia la presencia de puntos cuánticos de carbono.
Pero obtenerlos por sí solos no garantiza detectar metales pesados en el agua, y es aquí donde aparecen los aminoácidos, moléculas indispensables para la vida que forman proteínas y que actúan como un “rastreador” perfecto de mercurio, plomo o arsénico, gracias a su estructura química (grupos amino) que les permite unirse a los puntos cuánticos y a su vez buscar las sustancias; es similar a un cable USB que se puede conectar tanto al computador como al celular.
¿Y cómo se unen los aminoácidos al chontaduro transformado? En un proceso denominado acoplamiento de amida, por la unión química de la que se habló antes. En la investigación, los puntos cuánticos de carbono y su respectivo aminoácido (cisteína, histidina y fosfoserina) se dejaron por 2 horas en un recipiente, obteniendo así 3 sensores fluorescentes.
Los 3 aminoácidos no se eligieron al azar, sino por la capacidad de cada uno para buscar un metal en específico, así: la cisteína el mercurio, la histidina el plomo, y la fosfoserina el arsénico. Dichas “fusiones” se disolvieron en 1,5 ml de agua y se pusieron a prueba en un tubo de ensayo con 1,5 ml de una solución de cada uno de los metales pesados.
“La luz que producen los puntos cuánticos de carbono se apaga cuando entra en contacto con el metal que busca cada aminoácido; al agitarlos en el tubo de ensayo, los 3 metales lograron esfumar la fluorescencia de los sensores, lo que quiere decir que son capaces de detectar la presencia de estos agentes tóxicos en el agua”.
“Esta es una forma más económica y rápida de detectarlos, pues los métodos empleados hoy utilizan equipos costosos que además son difíciles de llevar al territorio y que en Colombia escasean”, asegura el investigador Gómez.
En algunos ríos del país se han detectado hasta 200 microgramos por litro (μg/L) de mercurio, plomo o arsénico. Los sensores obtenidos detectan concentraciones mínimas de 10 μg/L de estos metales, mejorando la capacidad y precisión en su identificación. Esto los convierte en una herramienta novedosa y práctica para la detección portátil, y a simple vista, de los contaminantes tóxicos en Colombia.
unal