En la naturaleza, la interacción de moléculas en los límites de diferentes líquidos puede dar lugar a nuevas estructuras. Estas moléculas autoensambladas hacen posible la formación de células y son fundamentales para el desarrollo de toda la vida en la Tierra.
También se pueden diseñar para realizar funciones específicas, y ahora, un equipo de investigadores de Penn State ha aprovechado esta oportunidad para desarrollar un material que podría eliminar los contaminantes persistentes del agua. Los investigadores publicaron recientemente sus hallazgos en Materiales funcionales avanzados .
"Nos inspiramos en los sistemas biológicos para ver si podemos hacer que surjan fenómenos similares con moléculas no biológicas", dijo Scott Medina, profesor asistente de ingeniería biomédica y autor correspondiente del artículo.
Para su experimento, los investigadores optaron por incorporar flúor, un elemento que no se encuentra comúnmente en la naturaleza, en un aminoácido y mezclarlo con un aceite fluorado para guiar su organización molecular. El equipo agregó el aceite fluorado al agua, donde se formóuna perla compuesta por la gota de flúor rodeada por una capa de aminoácidos. Cuando los investigadores invirtieron el vial para exponer la perla al aire, los componentes de la perla se reorganizaron para formar una película. Compuesto por una capa delgada de aceite fluorado rodeada por dos capas deestructuras cristalinas de aminoácidos, esta película podría reorganizarse en la perla cuando se agita, y llevar consigo otras moléculas fluoradas.
"Los flúor no funcionan bien con otros, por lo que si los combina, hay interacciones muy fuertes", dijo Medina. "Los contaminantes fluorados en el agua quieren separarse del agua y encontrar otras materias ricas en flúor".
Este fenómeno, y la capacidad del compuesto para cambiar entre un estado de película y la forma de la perla, despertó el interés de los investigadores en la posible captura de contaminantes. Las sustancias per y polifluoroalquilo PFAS son sustancias químicas artificiales que contienen flúor que se utilizan típicamente en la fabricación de agua.o productos repelentes de grasas. Su estructura molecular les permite acumularse en el medio ambiente y en el cuerpo humano de forma permanente.
"La naturaleza no ha desarrollado formas de descomponer las moléculas que contienen flúor de manera eficiente, por lo que estos compuestos se quedan por mucho tiempo", dijo Medina. "Entran en las aguas residuales y el suelo, se abren camino hacia el agua potable y los alimentos, y nosotrosconsumirlos, y nuestro cuerpo tampoco los degrada muy bien ".
Para probar el potencial del nuevo compuesto para la captura de PFAS, los investigadores agregaron agua contaminada a un recipiente de plástico recubierto con su película de aminoácidos fluorados. La película capturó sustancias PFAS en dos horas y pudo retenerlas hasta por 24 horas.En esta etapa, la película que contiene PFAS podría agitarse para transformarse en una perla cohesiva que podría recolectarse fácilmente del agua ahora purificada.
Los investigadores planean explorar más a fondo estas capacidades de extracción de contaminantes, investigando no solo la purificación del agua sino también el potencial de recolectar compuestos del aire. Con más investigación sobre sus aplicaciones, el compuesto fluorado podría convertirse en una herramienta de eliminación de contaminantes de usos múltiples para su uso enuna variedad de entornos.
"Se está haciendo un gran esfuerzo para investigar la toxicología de las PFAS y cómo regularlas", dijo Medina. "Este material podría implementarse para eliminar las PFAS del agua potable, y creemos que podría tener mucha utilidaden otras áreas también. "
Otros contribuyentes de artículos incluyen a Janna Sloand, candidata a doctorado en ingeniería biomédica; Enrique Gomez, profesor de ingeniería química y ciencia e ingeniería de materiales; Tyler Culp, alumno de doctorado en ingeniería química y ex alumno de Gomez; y Nichole Wonderling, científica de planta y X-gerente de dispersión de rayos del Instituto de Investigación de Materiales de Penn State.
La National Science Foundation apoyó esta investigación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por Gabrielle Stewart. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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