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15 May 2024

Nanomateriales: aplicaciones en energía, medio ambiente y salud

Fuente: UPO

Nanomateriales, un sector en auge con múltiples aplicaciones en energía, medio ambiente y salud.

Los científicos Moungi Bawendi, Louis Brus y Alexei Ekimov ganaron el Nobel de Química 2023 “por el descubrimiento y la síntesis de los puntos cuánticos”, cristales formados por unos pocos miles de átomos hoy presentes en pantallas de todo el mundo (tecnología QLED) y que tienen también aplicaciones médicas. Micrux Technologies, una spin-off de la Universidad de Oviedo, es líder internacional en dispositivos miniaturizados de análisis químico y bioquímico para laboratorios y centros de investigación. Laura Lechuga, científica del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2), obtuvo en 2020 el Premio Nacional de Investigación por el desarrollo de plataformas tipo ‘lab-on-a-chip’, unas tecnologías de diagnóstico rápido, preciso y descentralizado. Son sólo tres ejemplos del avance que en las últimas dos décadas viene produciéndose en el campo de la nanotecnología y los nanomateriales.

Hernán Míguez con estudiantes del Máster en el ICMS

Hernán Míguez con estudiantes del Máster en el ICMS.

“El potencial de los materiales a nanoescala se está explorando para sacarle partido en todo tipo de ámbitos”, afirma Hernán Míguez, científico del Instituto de Ciencias de Materiales de Sevilla (ICMS) y profesor del Máster Universitario en Nanomateriales Funcionales, impartido por la Universidad Pablo de Olavide en colaboración con la UNIA. Entre las aplicaciones de los nanomateriales, Míguez destaca tres: sus posibilidades para generar y almacenar energía; en Ciencias Ambientales, para detectar agentes contaminantes y también eliminarlos; y el inmenso campo que se abre en el ámbito de la biotecnología, como agentes transportadores y liberadores de medicamentos in situ, en la fabricación de biosensores y en el tratamiento prometedor de enfermedades como el cáncer. Además del desarrollo industrial de nuevos materiales como el grafeno, un material bidimensional del grosor de una capa atómica.

Las nanopartículas son consideradas los materiales del futuro. A escala global, el mercado de los nanomateriales ha experimentado un crecimiento exponencial en los últimos diez años, con previsiones de crecimiento medio anual de entre el 15 y el 20% para el resto de la actual década. “Con tamaños de unas decenas a pocos centenares de nanómetros, las propiedades físicas, químicas y ópticas de algunos de estos materiales cambian, abriendo nuevas posibilidades en su aplicación que se multiplican con un desarrollo tecnológico que permite operar en nanodimensiones”, explica Hernán Míguez.Precisamente esta es una de las claves en la I+D de este campo, la caracterización experimental de estos compuestos, es decir, observar sus propiedades y cómo cambian en función de su tamaño.

En el Máster Universitario en Nanomateriales Funcionales de la UPO los estudiantes aprenden a definir sus propiedades y a sintetizarlos tanto por métodos ‘bottom-up’, partiendo de las moléculas, como ‘top-down’, reduciendo su tamaño. Se trata de una formación práctica de alto nivel, en la que no se olvida el componente teórico físico-químico, con una metodología docente que plantea a los alumnos y alumnas retos experimentales, de modo que tienen que conseguir unos resultados mediante la aplicación de unos protocolos estándar. En una fase posterior, se enfrentan a retos de investigación, en los que lo importante no es tanto conseguir resultados satisfactorios, sino conclusiones bien justificadas por el método científico empleado.Laura Lechuga, profesora invitada del Máster, explica en un seminario impartido en la Universidad Pablo de Olavide el potencial de los nanomateriales en el campo biosanitario. “Millones de personas en todo el mundo no tienen acceso a ningún tipo de diagnóstico”. La experta en biosensores comenta cómo en su laboratorio del ICN2 en Barcelona realizan todo el proceso en el desarrollo de los dispositivos, desde la fase experimental hasta su ensamblaje en una plataforma compacta capaz de distribuirse fácilmente. Uno de los motivos por el que le fue concedido el Premio de Investigación Juan de la Cierva de Transferencia de Tecnología.

Laura Lechuga imparte en la UPO el seminario ‘Dispositivos Nanobiosensores para el diagnóstico de enfermedades’ Ya lo predijo el premio Nobel de Física Richard Feynmann, durante su célebre conferencia a la Sociedad Americana de Física en el año 1959, ‘There’s Plenty of Room at the Bottom’ (‘Hay mucho espacio en lo minúsculo’), donde, cual Julio Verne, anticipaba muchos de los logros que se están consiguiendo gracias a los nanomateriales. Los nanobiosensores, las máquinas moleculares o los puntos cuánticos son buen ejemplo de ello.

Imagen 1. Estudiante del Máster en Nanomateriales en una clase práctica sobre el manejo del microscopio electrónico de barrido (SEM). Fuente: UPO