Cómo hacer agua con agujeros – Wikipedia

De repente hay un dolor punzante en el pecho. El dolor se extiende al brazo izquierdo, la mandíbula inferior y el abdomen. El miedo cunde, cansancio, sudoración, palidez de tiza: es un infarto. Si las arterias coronarias están obstruidas, el músculo cardíaco no recibe suficiente sangre y, por lo tanto, tampoco hay oxígeno.

Para suministrar sangre hipóxica, es decir, sangre con un contenido de oxígeno muy bajo, con oxígeno fresco, se puede utilizar en el futuro un nuevo tipo de sustancia: “agua porosa”. Investigadores de las universidades de Harvard y Northwest informan esto en una publicación reciente. en templar la naturaleza trabajo publicado.

El agua de poro es una solución de nanopartículas finamente distribuidas, cada una de las cuales forma una cavidad, prácticamente un espacio, para las moléculas de gas debido a su estructura cristalina. Las pequeñas partículas porosas permiten que los líquidos acuosos absorban la cantidad de gas que pueden absorber varias veces. Si dicha suspensión enriquecida con gas se agrega a un líquido menos gaseoso, como la sangre hipóxica, el gas se escapa de los estomas y enriquece al otro líquido. Las posibles aplicaciones de los fluidos porosos, como se sabe generalmente en el campo moderno de la investigación, van desde el campo biomédico hasta la captura de dióxido de carbono.

La sangre puede absorber diez veces más oxígeno que el agua

La hemoglobina en los glóbulos rojos es en realidad responsable de transportar oxígeno en la sangre, a través del cual la sangre puede absorber diez veces más oxígeno que el agua. Hasta ahora, no ha sido posible producir líquidos con un alto contenido de oxígeno similar y también biocompatibles. No faltan los intentos de producir hemoglobina sintética o microburbujas llenas de oxígeno a partir de lípidos o polímeros. Los experimentos a menudo fallaban debido a la capacidad de adsorción del gas portador o el método era técnicamente demasiado complejo.

Los autores del estudio, dirigidos por el investigador de Harvard Daniel Erdosi, escribieron que la capacidad de adsorción de gas del agua intersticial supera la de todos los fluidos transportadores de oxígeno conocidos anteriormente. Otros líquidos porosos se fabrican disolviendo las partículas en ellos que tienen un espacio tan pequeño que solo las partículas de gas pueden deslizarse a través de él, pero las partículas de líquido no pueden filtrarse en él. Sin embargo, este método no es práctico para el agua: las moléculas de H₂O son lo suficientemente pequeñas como para entrar en las jaulas destinadas al gas.

En cambio, los investigadores de Erdosy explotan el hecho de que es termodinámicamente desfavorable que el agua penetre en los poros de ciertos cristales, ya que estos cristales son hidrófilos por fuera, es decir, atraen el agua, pero son hidrófobos por dentro y permanecen secos allí. . Estos materiales porosos son, por un lado, la silicalita-1, un compuesto inorgánico del grupo de materiales de las zeolitas, y, por otro lado, los llamados compuestos estructurales metalorgánicos, MOF para abreviar (MOF).

“En última instancia, la zeolita es una piedra porosa que los investigadores producen en forma de polvo y luego la distribuyen en agua”, explica el químico Alexander Nebel, que investiga materiales porosos en la Universidad de Jena. “Solución coloidal, la distribución precisa de nanopartículas que flotan en el agua y no se hunden, eso es lo más importante”. Debido a la dispersión porosa de microcristales, se pueden lograr concentraciones de hasta el 40 por ciento y una capacidad de adsorción de gas correspondientemente alta.

Sin embargo, Knebel todavía ve mucho trabajo de desarrollo para los científicos estadounidenses: “Todavía estamos a millas de distancia de las aplicaciones médicas para la inyección directa en el torrente sanguíneo”. La razón de esto es que los procedimientos de aprobación clínica generalmente toman mucho tiempo y el silicio, que se encuentra en la silicalita-1 utilizada, se descompone en un grado mínimo en el cuerpo. Sin embargo, es realista suministrar oxígeno a un pulmón artificial usando un fluido poroso.

Los fluidos porosos también pueden atrapar dióxido de carbono.

Aparte del campo de la biomedicina, Knebel considera prometedores otros campos de aplicación de los fluidos porosos: “Me imagino aplicaciones en la separación de gases”. Por lo tanto, el grupo de trabajo de Knebel está trabajando en MOF, entre otras cosas, que tienen como objetivo hacer que los procesos de separación en química sean más eficientes. Además, los materiales porosos pueden ayudar a capturar el dióxido de carbono de los procesos industriales. Hasta ahora, los gases de escape solían pasar a través de una solución que contenía productos químicos como hidróxidos alcalinos o compuestos orgánicos de amoníaco que reaccionan con el dióxido de carbono y, por lo tanto, los eliminan.

Una solución más efectiva, en la que Knebel y otros investigadores han depositado grandes esperanzas durante mucho tiempo, puede ser forzar los gases de escape a través de un fluido poroso. Los MOF disueltos en él solo filtrarían el dióxido de carbono, que luego quedaría atrapado en los microporos del MOF, y podría almacenarse bajo tierra.