Nanopurificação de água e solo 08.08.2015

Os poluentes químicos muitas vezes são difíceis de destruir - as moléculas de muitos pesticidas e, por exemplo, o bisfenol A, usado na produção de plásticos, são muito resistentes à decomposição em condições normais, de modo que a limpeza da água e do solo de tais substâncias torna-se um assunto muito caro e demorado: afinal, aqui é necessário de alguma forma capturar poluentes do meio ambiente para destruí-los posteriormente por métodos especiais.

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts criaram nanopartículas especiais que podem simplificar muito a luta contra esses poluentes. Ferdinand Brandl (Ferdinand Brandl), Nicolas Bertrand (Nicolas Bertrand) e seus colegas sintetizaram uma substância polimérica a partir de polietilenoglicol e ácido poliático - o primeiro faz parte de colírios, cremes dentais, laxantes etc., e, portanto, é inofensivo, e o segundo serve como um dos principais componentes do plástico biodegradável. As nanopartículas feitas de tal polímero consistem em um núcleo hidrofóbico e um invólucro hidrofílico; devido às forças moleculares, os contaminantes hidrofóbicos, tentando chegar à camada interna da nanopartícula, irão aderir à sua superfície.

Mas nesta forma, o poluente permanecerá em solução, mesmo que grude nas nanopartículas. O truque é que o polímero do qual as partículas são feitas é destruído sob a ação da radiação ultravioleta, de modo que a casca hidrofílica desaparece e o núcleo hidrofóbico se desdobra, "explode" - não é mais estabilizado pela casca hidrofílica, que, devido à interação com a água, manteve o interior da partícula em uma condição compacta. Partículas expandidas com moléculas poluentes aderentes se unem e, como resultado, é obtido um agregado supramolecular bastante grande. Só que, ao contrário de moléculas nocivas individuais e partículas individuais, esses agregados são fáceis de coletar: eles podem ser precipitados por centrifugação ou, por exemplo, simplesmente filtrados.

Usando essas nanopartículas, os cientistas conseguiram purificar soluções contendo ftalatos e bisfenol A, que interferem nas vias de sinalização hormonal; as partículas também se mostraram eficazes na limpeza do solo de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, que se formam durante a combustão incompleta de vários tipos de combustível e que, como se sabe, podem ser fortes cancerígenos. O polímero desdobrado não pode se dobrar novamente em uma nanopartícula e, se por algum motivo o microgrumo do polímero não se depositar e filtrar, então, feito de material biodegradável, ele entrará em colapso com o tempo, ou seja, não haverá poluição adicional.

Uma grande vantagem do método é sua simplicidade: a substância das nanopartículas é sintetizada à temperatura ambiente, não há necessidade de modificá-las (elas capturam substâncias da solução de forma não específica e são adequadas para qualquer produto químico hidrofóbico), a purificação ocorre sem complexidade procedimentos em várias etapas.

Além disso, uma proporção suficientemente grande de área de superfície para volume permite que um pequeno número de nanopartículas capture muitas moléculas nocivas. Segundo o pensamento inicial dos autores do trabalho, tais partículas deveriam entregar o medicamento às células cancerígenas, mas o obstáculo foi a necessidade de luz ultravioleta, que, em primeiro lugar, não passa bem pela pele e, em segundo lugar, danifica o DNA dessas células, incluindo as saudáveis, que ele conseguiu.

E ainda assim, o método pode encontrar aplicação não apenas na limpeza do ambiente de poluentes, mas também na medicina, farmacologia, química analítica e até na indústria alimentícia: por exemplo, usando nanopartículas desdobradas e coladas, é possível remover a cafeína quando preparar café descafeinado.