Pretenden eliminar toxicidad de agua contaminada con un plaguicida para mosquitos

Al presidir la ceremonia de entrega del Premio a la Innovación en Bionano: Ciencia y Tecnología 2021, el Director General de Cinvestav, José Mustre de León, destacó la importancia del apoyo al quehacer científico y la vinculación de la ciencia con la industria, como la establecida entre las dos instituciones creadoras de este reconocimiento desde hace casi una década; señaló que ese trabajo conjunto debe resultar en productos y servicios para beneficio de la población.

En su oportunidad Efrén Ocampo López, Presidente del Grupo Farmacéutico Neolpharma, resaltó que el Premio es uno de los que cuenta con un mayor respaldo financiero para estimular al investigador, con el propósito de incentivar la realización de estudios con aplicación potencial en la industria o el sector farmacéutico, y los 38 proyectos postulados en esta novena edición así lo muestran.   

La propuesta tecnológica galardonada fue realizada en colaboración entre el Instituto de Investigaciones en Materiales de la UNAM (IIM-UNAM) y el Departamento de Toxicología del Cinvestav, la cual busca eliminar la toxicidad del agua contaminada con el larvicida temefos.

En el trabajo sobre “Fotocatalizadores nanoestructurados de ZnO (óxido de zinc) para la eliminación del plaguicida temefos”, el grupo científico, liderado por Monserrat Bizarro Sordo, adscrita al IIM-UNAM, explica que desarrollaron capas de este compuesto con dos morfologías nanométricas específicas, con el objetivo de generar reacciones químicas capaces de degradar la sustancia tóxica en el agua al ser expuestas a la luz solar.

“Generamos fotocatalizadores de óxido de zinc en película delgada con dos morfologías: las nanoflores, que son parecidas a los pétalos de una rosa y los nanoalambres, filamentos con diámetros de hasta 70 nanómetros (mil veces menor al diámetro de un cabello) y de entre cuatro y cinco micras de longitud”, expuso la investigadora.

Los fotocatalizadores son semiconductores que al ser activados con luz permiten iniciar reacciones químicas; éstas pueden utilizarse en la degradación de compuestos orgánicos, ya sea en aire o agua. La propuesta es utilizar esta tecnología para degradar el temefos, un compuesto nocivo usado ampliamente en México como plaguicida para el control de la proliferación de mosquitos transmisores de dengue, zika o chikungunya.

A pesar de que el temefos es un plaguicida aprobado por la OMS, se ha encontrado recientemente que su uso excesivo y prolongado produce afecciones a la salud agudas y crónicas; además, recientemente se identificó que puede generar alteraciones al material genético (genotóxicas), daño a la función hepática y problemas reproductivos o conductuales.

Cuando los fotocatalizadores de óxido de zinc se activan producen portadores de carga que migran a su superficie e interactúan con moléculas circundantes, formando especies reactivas de oxígeno como el hidroxilo, altamente oxidante, y responsable de destruir otras moléculas orgánicas.

La tecnología diseñada en la investigación aprovecha la generación de esas especies reactivas con el objetivo de degradar la molécula de temefos hasta su mineralización (que significa fragmentarla hasta llegar a las moléculas de agua y dióxido de carbono).

Diego Ocampo, Liliana Quintanar, Efrén Ocampo, José Mustre de León, Agileo Hernández, Monserrat Bizarro, José Amauri Serrano, Adolfo Sierra, Ricardo Félix, Martha Espinosa y José Alonso Fernández

Las dos películas de ZnO desarrolladas lograron la degradación de la molécula de temefos, pero los nanoalambres lo hicieron en cuatro horas de reacción; además, se demostró que también se degradan los subproductos generando, incluso, más tóxicos frente al compuesto original. Con la morfología de nanoflores en 24 horas de reacción se alcanzó una mineralización de 46 por ciento y con los nanoalambres del 67 por ciento.

Lo anterior indica que ambas morfologías tienen capacidad de mineralizar esos contaminantes, pero las películas de nanoalambres tienen un desempeño superior; si se continúa la reacción, es posible llegar a la eliminación total de los residuos y garantizar que el agua sea adecuada para consumo; una de las ventajas del proyecto es que las películas nanoestructuradas aprovechan adecuadamente la energía solar y pueden reutilizarse.

“Obtener el premio representa una satisfacción muy grande porque reconoce el esfuerzo de todo un equipo y es un ejemplo de trabajo multidisciplinario e interinstitucional, donde se sumaron habilidades, conocimientos y talento de cada miembro del grupo de investigación; fue una conjunción entre el área biológica y la nanociencia”, aseguró Monserrat Bizarro Sordo. 

La investigación fue posible por la conjunción de dos grupos de trabajo, en la parte biológica intervinieron Adolfo Sierra Santoyo y Francisco Alberto Verdín Betancourt adscritos al departamento de Toxicología del Cinvestav, mientras el equipo del IIM-UNAM, donde participaron Agileo Hernández Gordillo y José Amauri Serrano Lázaro, realizó la síntesis y caracterización de los materiales, además de las pruebas fotocatalíticas.