(Noticias de Nanowerk) Las microbombas accionadas químicamente, es decir, pequeños dispositivos capaces de impulsar el flujo de un líquido circundante mediante la creación de un gradiente químico y, por lo tanto, provocando un movimiento osmótico o electroosmótico de difusión, han atraído un gran interés por su aplicación potencial en la descontaminación del agua y la remediación ambiental, así como en la biomedicina. (para administración de fármacos y biodetección).
Se están investigando varias composiciones de materiales y principios de funcionamiento, con resultados notables. Sin embargo, la mayoría de estos dispositivos son activados por sustancias químicas tóxicas, lo que impide su aplicabilidad en varios contextos, no funcionan en altas concentraciones de sal o no pueden bombear el líquido en una dirección precisa.
Un equipo de investigación del ICN2, la Universidad de Barcelona y la Universidad de Extremadura ha desarrollado una microbomba autopropulsada fabricada con un polímero (Nafion) que funciona con productos químicos inocuos, es reutilizable, puede funcionar en un amplio rango de concentraciones de sal y puede ser flujos de líquido de activación tanto radiales como unidireccionales.
Esto del Dr. María José Esplandiu (primera autora) del Grupo de Nanoestructuras Magnéticas del ICN2 y el Dr. Jordi Fraxeda (último autor) del trabajo coordinado del ICN2 Thermal Properties of Nanoscale Materials Group se ha publicado recientemente en comunicación de la naturaleza («Del bombeo de agua radial al unidireccional en nanoestructuras de Nafion moduladas con potencial zeta») e incluido en Editors’ Highlights on Inorganic and Physical Chemistry.
Nafion es un polímero que exhibe altas capacidades de intercambio iónico. Cuando se sumerge en una solución salina acuosa, el microdispositivo basado en Nafion intercambia protones por otros iones que se difunden a diferentes velocidades. Esto crea un gradiente químico y, por lo tanto, un campo eléctrico que puede impulsar el flujo de líquido a través de la electroósmosis. Utilizando técnicas de nanofabricación, se puede diseñar una matriz de microtiras Nafion para obtener un bombeo de líquido unidireccional a larga distancia.
Estas microbombas Nafion han sido probadas experimentalmente para eliminar el cadmio (un contaminante peligroso) de las muestras de agua. Mostraron una alta selectividad hacia los iones de cadmio con una notable eficiencia de remoción (superior al 95%) en tiempos de operación muy cortos. También se ha demostrado que funcionan con altas concentraciones de sal y son reutilizables.
En particular, su propia contaminación de cadmio actúa como combustible para impulsar el bombeo del líquido. Todas estas propiedades hacen que las microbombas Nafion sean candidatas prometedoras para la descontaminación del agua, así como para otras aplicaciones ambientales y biomédicas.
Este estudio proporciona una prueba de concepto importante, allanando el camino para el uso de polímeros de intercambio iónico y técnicas de nanofabricación para crear microbombas autopropulsadas. Futuros desarrollos permitirán adaptar estos dispositivos para eliminar otros contaminantes con diferentes combustibles químicos y satisfacer las necesidades de cada aplicación específica.
