Un estudio reciente, publicado en Materiales avanzados , muestra que los virus nativos se pueden emplear como andamio para inmovilizar moléculas fotoactivas para oxidar potencialmente los contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales, bajo irradiación de luz visible

Un equipo de investigación de la Universidad de Aalto ha desarrollado una estrategia novedosa para crear materiales basados ​​en virus para catálisis. El proyecto, que se enmarca en las acciones Marie Skłodowska-Curie de Horizonte 2020, tiene como objetivo allanar el camino hacia la aplicación de materiales biohíbridos ópticamente activos, una combinación de biomoléculas y restos sintéticos, en temas que van desde la nanomedicina hasta la síntesis orgánica verde o las ciencias ambientales.

"Nuestro primer desafío fue seleccionar el fotosensibilizador adecuado, "dice Eduardo Anaya, investigador postdoctoral en la Universidad Aalto, "Decidimos emplear ftalocianinas, un derivado sintético de la hematoporfirina (el tinte responsable del color de la sangre), por sus destacadas propiedades como generador de especies reactivas de oxígeno. Sin embargo, El uso de este tipo de tintes en medios acuosos presenta varios desafíos que afectan su desempeño. Por lo tanto, era necesario un diseño cuidadoso para mantener sus propiedades ».

En colaboración con el grupo de investigación del profesor Tomas Torres de la Universidad Autónoma de Madrid, se sintetizó un nuevo derivado de ftalocianina, dando como resultado una molécula con propiedades resilientes en diferentes medios de fuerza iónica. El diseño aseguró la fotoactividad del tinte incluso en un ambiente acuoso.

"Uno de los focos de nuestro grupo de investigación radica en el diseño de nuevos conjuntos de proteínas y su posible aplicación como nuevos materiales", añade el profesor Mauri Kostiainen. líder del grupo de Materiales Biohíbridos. "Nuestro enfoque se basa en interacciones supramoleculares, como la unión electrostática, en este proyecto, decidimos combinar el tinte con carga positiva con un virus del mosaico del tabaco con carga negativa (un virus en forma de varilla de 300 nm de largo), dando como resultado un material fibroso fotoactivo. Este enfoque condujo a hilos muy ordenados, que se caracterizaron minuciosamente por dispersión de rayos X y varias técnicas de microscopía en el Centro de Nanomicroscopía de Aalto, "Dice Kostiainen.

Además de la caracterización estructural, Anaya señala que la característica más importante es que el tinte permanece activo a pesar de estar inmovilizado en las fibras. ´Podemos fijar el sitio de reacción en soporte sólido y pasar la solución que queremos para que reaccione a través de él, siendo la luz visible el único "combustible" que utilizamos para que esto suceda. Esto nos permite crear una configuración de flujo continuo que permite la ampliación del proceso de oxidación, ", concluye.

El equipo de investigación diseñó un dispositivo de prueba de concepto donde inmovilizar las fibras dentro de un capilar de vidrio; un flujo entrante se oxidó en varios ciclos. Se evaluó la resiliencia de las fibras, concluyendo que tanto su estabilidad estructural como su fotoactividad se mantienen constantes en el tiempo. Una ventaja adicional es que, una vez finalizado el proceso de oxidación, un pulso de luz puede desmontar las fibras, haciéndolos fáciles de desechar. El enfoque informado representa el primer paso hacia el uso de biohíbridos en reacciones de flujo continuo, que representan un enfoque respetuoso con el medio ambiente para este tipo de procesos industriales.