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Las aplicaciones del estudio de los fluidos complejos

Lesli Aide Álvarez Millán
22/ene/2014

Con una charla de fluidos complejos, materiales nanoestructurados y aplicaciones, se presentó el pasado 7 de octubre en el seminario de estudiantes del IF, Anna Kozina investigadora postdoctoral del Instituto en el área de fluidos complejos.

“Principalmente las interacciones entre los objetos nanométricos definen las propiedades micro-macroscópicas de los sistemas complejos y hay mucha área interdisciplinaria donde la materia condensada se encuentra con la química, la física y la biología y para los estudios de estos sistemas es necesario manejar los métodos interdisciplinarios y esta área nos da gran oportunidad para desarrollar los sistemas y sus aplicaciones diferentes”, dijo la investigadora.

Uno de los temas que abordó es el de sistemas nanoestructurados (de escalas nanométricas 10-9m) aplicados en una de las enfermedades no transmisibles de mayor prevalencia, de acuerdo con la Organización Mundial de la Salud: la epilepsia.

La epilepsia es un desorden neurológico caracterizado por convulsiones crónicas y que puede pasar por la sobrecarga en la actividad eléctrica del cerebro. Como la comunicación entre neuronas falla entonces se utilizan fármacos.

Aquí la investigación de Kozina está dirigida a crear reservorios nanoestructurados para liberar fármacos antiepilépticos de manera controlada.

El mecanismo de acción terapéutico de los fármacos que se utilizan para tratar esta enfermedad no es bien conocido, lo que hasta ahora se entiende es que bloquean el tránsito iónico (partículas cargadas) de los canales de sodio en el cerebro y por lo tanto no emite el disparo que debería. Este fármaco también afecta la función del neurotransmisor lo cual genera problemas de lenguaje y memoria, entre otros.

Lo que se planteó hacer la investigadora junto con su equipo de trabajo fue encapsular el fármaco en un material nanoestructurado, hacer un dispositivo de este material como un pequeño grano de arroz e implantarlo directamente en un lóbulo temporal del cerebro. Entonces el fármaco se libera y el efecto dura entre un día hasta varios meses pero no más de un año, cuando se tendría que cambiar mediante una cirugía.

En otros proyectos Kozina utiliza sistemas poliméricos, es decir, compuestos por macro moléculas, para desarrollar compuestos químicos con el fin de obtener un conductor de tipo artesanal basado en un gel con polisacáridos (biomoléculas compuestas por azúcares) e hidroxiácidos (ácidos a base de agua).

Una aplicación de los polisacáridos está en los cosméticos. Estos son altamente hidrofílicos(afinidad por el agua), lo cual los hace hidratantes. Además tienen la propiedad de reconstrucción de fibras en el tejido epidérmico, lo que favorece a la formación de colágeno y alisa los pliegues subcutáneos.

La investigadora estudió algunas propiedades de polímeros y los efectos de introducir atracción entre sus partículas. Para esto añadió un polímero libre en la dispersión coloidal y encontró que si el radio del polímero es mucho más chiquito que el radio del coloide, los dos coloides se atraen entre ellos.

Si se agregan 2 tamaños de esferas, el sistema se empieza a cristalizar, es decir, se forman enlaces para crear una red cristalina.

Otro proyecto es la síntesis de caracterización de partículas y agua con el objetivo de sintetizar y caracterizar las partículas con interacciones anisotrópicas, en los cuales las propiedades físicas dependen según la dirección con la cual son examinadas.

Hay mucho interés en partículas anisotrópicas porque pueden servir como bloques para construir nuevas estructuras como las partículas coloidales bipolares. La partícula “ianus” llamada así por el dios romano de doble cara, es una de las más simples y presenta dos caras (puede ser que una cara sea hidrofóbica y la otra hidrofílica o una es positivamente cargada y la otra negativa).

Hay muchos métodos de sintetizar estas partículas, uno, por ejemplo, es el de protección-desprotección: cuando una partícula se incrusta en una gota de cera, la cera se congela y una parte de la partícula está protegida con la cera y la otra parte puede ser modificada, al final de la modificación la cera puede ser diluida y entonces se obtiene una partícula con las caras modificadas a maneras diferentes.

La caracterización de estas partículas es marcar el lado modificado con algo fluorescente y luego verlo en el microscopio para diferenciar las caras y poder estudiar sus propiedades. “Si uno conoce bien las propiedades de autoensamblado, uno puede programar y reconfigurar las estructuras, depende de la demanda y necesidad”, dijo la investigadora.