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Detectan nanoestructuras de xenón y criptón en agua

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Ángel David Reyes Figueroa, Ángela Jaramillo Granada y Carlos Ruiz Suárez

Desde su descubrimiento a finales del siglo XIX, el xenón y criptón, como otros gases nobles, han sido elementos a los que se buscan diferentes usos. Hasta ahora se emplean en lámparas de iluminación o de desinfección hospitalaria, y más recientemente el xenón se usa en procedimientos anestésico-quirúrgicos. 
Si bien esta última función no se ha generalizado debido a su alto costo, el xenón ofrece beneficios que ningún otro anestésico inhalado brinda, como una mejor neuroprotección, menor depresión cardiovascular y analgesia profunda. 
Esas características llamaron la atención de un grupo de investigación del Cinvestav Monterrey, encabezado por Carlos Ruiz Suárez, donde han estudiado diversos fenómenos relacionados con este elemento; de hecho, una de sus más recientes investigaciones puede cambiar la forma en que se analiza este gas.
Este no es el primer estudio de Ruiz Suárez con gases nobles, desde hace varios años ha sido una constante en su investigación científica, pero lo distinto en el nuevo hallazgo, publicado en el Physical Review Letters, es la formación de estructuras amorfas en un medio acuoso expuesto a alta presión (600 atmósferas).
La investigación realizada en colaboración con Ángela Jaramillo Granada y Ángel David Reyes Figueroa, estudiante y graduado del Cinvestav, respectivamente, identifica la generación de estas diminutas estructuras (nanoblobs) amorfas de agua que encierran moléculas en su interior. 
“Por medio de una simulación (computacional) de dinámica molecular, estudiamos la presencia del xenón sobre las balsas de lípidos en proteínas celulares de una neurona, a fin de estudiar el efecto de ese elemento como anestésico. En ese proceso identificamos la presencia de nanoburbujas menores a 10 nanómetros, por lo que pensamos que la administración del xenón como anestésico podría ser inyectable también, de modo que el reto era replicar lo que habíamos visto en la simulación computacional, pero ahora en el laboratorio”, explicó el investigador del Cinvestav.
Para ello, junto con sus estudiantes, diseñó una celda de alta presión con capacidad de resistir hasta 600 atmósferas (más de media tonelada por centímetro cuadrado), en la cual se pudiera introducir el gas xenón en un medio acuoso con el objetivo de obtener las nanoburbujas.
La celda consiste en un tubo de acero inoxidable de paredes gruesas, las cuales tienen una terminación de espejo, al que se le incorpora una varilla de acero inoxidable con el émbolo para evitar la fuga del gas, y por medio de un gato hidráulico se ejerce la presión de hasta 600 atmósferas al interior de la celda, donde se encuentra la muestra de agua y gas. 
El experimento concluye con la despresurización de la celda y observación de las nanoburbujas generadas. Pero el resultado no fue lo que esperaban, en lugar de burbujas lo que observaron fue una especie de hielo en la base de la celda.
De inmediato excluyeron la posibilidad de que se tratara de xenón sólido, dado que su temperatura estaba arriba del punto crítico, por lo que la sospecha de los investigadores se dirigió a los clatratos hidratos, estructuras capaces de atrapar entre sus cavidades diversas moléculas, dando lugar a nanoblobs.
Estas estructuras de xenón y criptón son reportadas por primera vez a nivel mundial, y se espera contribuir al entendimiento de este gas en el torrente sanguíneo durante los procesos de anestesia, ya que de esta forma es como podrían adherirse a las balsas lipídicas de las proteínas para generar los efectos anestésicos. Asimismo, estos hallazgos podrían contribuir a explicar la existencia de metano, en forma de clatratos, en la profundidad de los océanos; un tema que resulta de gran importancia energética.
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