Los azúcares pueden ser excelentes guardianes para separar mezclas de moléculas. Un equipo de KAUST ha descubierto una forma de hacer una membrana selectivamente porosa uniendo un gran número de estructuras de azúcar, conocidas como ciclodextrinas, para formar una película delgada.

Hasta ahora, Las membranas hechas de marañas desordenadas de polímeros de cadena larga han sido los "materiales de carga" de la separación de moléculas pequeñas a escala industrial. dice Klaus-Viktor Peinemann, que dirigió el equipo de KAUST. Las moléculas atraviesan estas membranas deslizándose a través de los espacios entre las cadenas de polímero entrelazadas. Pero, porque los huecos varían en tamaño, las membranas no son perfectamente selectivas en las moléculas que permiten cruzar.

Las ciclodextrinas son estructuras de azúcar en forma de embudo en las que la forma y el tamaño de la cavidad controlan qué moléculas pueden atravesarla. Con poros de forma fija, Las ciclodextrinas son atractivos bloques de construcción alternativos para membranas selectivamente permeables, dice Luis Francisco Villalobos, primer autor del artículo y estudiante de doctorado en el laboratorio de Peinemann. El obstáculo era que nadie había encontrado una forma de conectar las ciclodextrinas para formar una membrana.

El equipo utilizó una "estrategia muy antigua" para superar este problema, según Villalobos, adaptar el enfoque sintético ya utilizado por la industria para fabricar membranas de poliamida para separaciones por ósmosis inversa, como la desalinización de agua. En comparación con los bloques de construcción utilizados para fabricar membranas de poliamida, "las ciclodextrinas son más voluminosas, menos reactivo, menos solubles y tienden a agregarse en soluciones acuosas, ", Agrega Villalobos.

Para que reaccionen la clave fue encontrar el pH correcto.

En condiciones fuertemente alcalinas, las ciclodextrinas pierden un protón, formando una estructura iónica con reactividad y solubilidad reforzadas. El equipo aprovechó este descubrimiento para crear películas continuas de ciclodextrinas, que demostró tener una excelente porosidad. "Las membranas que preparamos permitieron que los solventes penetraran más de diez veces más rápido que las membranas equivalentes disponibles comercialmente, "Dice Villalobos.

"Es más, pueden discriminar entre moléculas en función de su forma gracias a las cavidades de las ciclodextrinas, ", Agrega Villalobos. Como prueba de principio, el equipo separó una mezcla de dos moléculas de tamaño similar pero de forma diferente.

Debido a que las ciclodextrinas son un material barato y fácilmente disponible producido a partir de almidón, estas membranas podrían ser un material muy atractivo para separar mezclas de moléculas a escala industrial, Dice Peinemann.

"Pero este es solo el primer paso:las ciclodextrinas son solo un ejemplo de un bloque de construcción intrínsecamente poroso, "Agrega Villalobos." Se podrían seguir estrategias similares para fabricar películas usando otros bloques de construcción con tamaños de cavidad que sean atractivos para separaciones industrialmente relevantes ".