{"id":208859,"date":"2016-01-12T14:11:51","date_gmt":"2016-01-12T16:11:51","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=208859"},"modified":"2016-01-13T17:22:53","modified_gmt":"2016-01-13T19:22:53","slug":"h2o-en-el-nanotubo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/h2o-en-el-nanotubo\/","title":{"rendered":"H2<\/sub>O en el nanotubo"},"content":{"rendered":"
\"Imagen

Michelle da Silva Liberato<\/span><\/a> Imagen tomada por microscop\u00eda electr\u00f3nica de microtubos de difenilalaninaMichelle da Silva Liberato<\/span><\/p><\/div>\n

Normalmente, a una temperatura de cero grado Celsius (\u00baC), el agua se solidifica, transform\u00e1ndose en hielo. No obstante, en ciertas condiciones espec\u00edficas, incluso a temperaturas ubicadas bastante por debajo del punto de congelamiento, la misma se mantiene l\u00edquida y presenta propiedades termodin\u00e1micas peculiares. Un grupo de investigadores de la Universidad Federal del ABC (UFABC) cree haber descubierto un comportamiento singular en las mol\u00e9culas de H2<\/sub>O cuando se las somete a una situaci\u00f3n extrema. Cuando se encuentra atrapada en micro y nanotubos construidos con el compuesto org\u00e1nico difenilalanina y se la somete a una temperatura de 204 Kelvin (K), es decir, -69,15\u00baC, no s\u00f3lo permanece en estado l\u00edquido, algo que ya se conoc\u00eda, sino que exhibe simult\u00e1neamente dos fases distintas, una posibilidad te\u00f3rica hasta ahora no demostrada en laboratorio. \u201cAl almacenarla en esas condiciones controladas, hay coexistencia de agua con alta y baja densidad\u201d, afirma el f\u00edsico Herculano Martinho, de la UFABC, uno de los autores del experimento que aport\u00f3 evidencias de la aparici\u00f3n de ese doble ordenamiento de las mol\u00e9culas de H2<\/sub>O cuando se las somete a las condiciones descritas arriba.<\/p>\n

Los resultados del estudio, llevado a cabo sin alterar la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica incidente sobre las diminutas estructuras con agua atrapada, se publicaron el 1\u00ba de junio en el peri\u00f3dico cient\u00edfico Physical Chemistry Chemical Physics <\/em>(PCCP<\/em>). Las muestras de H2<\/sub>O l\u00edquidas se analizaron mediante t\u00e9cnicas de espectroscopia Raman, capaces de determinar en alta resoluci\u00f3n los detalles estructurales de un material o sustancia, y de difracci\u00f3n de rayos X. Los investigadores detectaron evidencias de dos \u201cfirmas fisicoqu\u00edmicas\u201d distintas para el agua atrapada en los micro\/ nanotubos a -69\u00baC. \u201cUtilizamos los nanotubos m\u00e1s sencillos que existen para estudiar las propiedades del agua confinada\u201d, explica el qu\u00edmico Wendel Alves, de la UFABC, otro de los autores del estudio. Los trabajos del grupo coordinado por el binomio de investigadores son financiados por la FAPESP y por el Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq).<\/p>\n

La retenci\u00f3n del agua en micro\/ nanotubos de esa mol\u00e9cula biol\u00f3gica es m\u00e1s f\u00e1cil de lo que un lego podr\u00eda imaginar. Todo el proceso transcurre en forma espont\u00e1nea, natural, sin ning\u00fan control de temperatura y presi\u00f3n, seg\u00fan una f\u00f3rmula ya comprobada. El primer paso consiste en la s\u00edntesis, en laboratorio, o en la adquisici\u00f3n de la difenilalanina, un p\u00e9ptido presente en la formaci\u00f3n de fibras beta-amiloides en la enfermedad de Alzheimer, que puede ordenarse en forma de micro\/ nanotubos mediante un proceso de cristalizaci\u00f3n. \u201cMezclamos los amino\u00e1cidos con alcohol but\u00edlico y agua\u201d, informa Martinho. En un lapso de una o dos horas, se forman las diminutas estructuras de difenilalanina con mol\u00e9culas de agua en el interior de los canales. \u201cLos nanotubos funcionan como una esponja y retienen el agua\u201d, compara Alves.<\/p>\n

\"Cada

Thiago de Carvalho Cipriano<\/span><\/a> Cada hilo del microtubo es un nanotuboThiago de Carvalho Cipriano<\/span><\/p><\/div>\n

A simple vista, las estructuras en estudio no pasan de ser un montoncito de polvo blanco. A nivel molecular, el ordenamiento interno del material es m\u00e1s complejo, si bien resulta f\u00e1cil de lograrlo. Las mol\u00e9culas de difenilalanina se unen en grupos de seis y forman una estructura circular. En el centro de ese hex\u00e1mero, un espacio equivalente a un nan\u00f3metro de di\u00e1metro, quedan retenidas en promedio unas 24 mol\u00e9culas de H2<\/sub>O. Esas estructuras circulares con agua en el medio se unen entre s\u00ed en el plano vertical y originan nanotubos. La uni\u00f3n de varios nanotubos configura un microtubo de difenilalanina (observe el cuadro<\/em>).<\/p>\n

Los nanotubos funcionan en forma similar a ladrillos porosos que se apilan para configurar las paredes permeables al agua del microtubo. La facilidad y el bajo costo de producci\u00f3n de esas estructuras convirtieron a los estudios con nanotubos elaborados con p\u00e9ptidos en un tema frecuente en la literatura cient\u00edfica actual. Hay grupos en Brasil y en el exterior que est\u00e1n evaluando la posibilidad de utilizarlos en diferentes \u00e1reas, tales como biosensores, transporte de f\u00e1rmacos en el interior del cuerpo humano o incluso como generadores de energ\u00eda en miniatura (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 174<\/em><\/a>).<\/p>\n

El segundo punto cr\u00edtico
\n<\/strong>Al saberse que contienen agua l\u00edquida en su interior, los micro\/ nanotubos de difenilalanina resultan una buena estructura para el an\u00e1lisis de posibles alteraciones en las propiedades de las mol\u00e9culas de H2<\/sub>O a bajas temperaturas. \u201cLa comprensi\u00f3n del comportamiento del agua retenida es importante para la biolog\u00eda e incluso para la industria espacial\u201d, comenta Martinho. \u201cUna buena parte del agua en el cuerpo humano se encuentra almacenada en nano y microcanales. En el espacio, una parte de la corrosi\u00f3n de los equipos se produce\u00a0 por la acumulaci\u00f3n de agua en nanoporos\u201d. En su experimento, Martinho, Alves y sus colegas analizaron el comportamiento del agua confinada en el intervalo de temperatura entre 290 K (16,85\u00baC) y 10 K (-263,15\u00baC). A los 204 K, registraron un comportamiento an\u00f3malo en el agua, que denotar\u00eda la coexistencia de distintos ordenamientos en las mol\u00e9culas de H2<\/sub>O.<\/p>\n

\"050-051_Agua_235\"<\/a>A la posibilidad de que el agua l\u00edquida superrefrigerada presente concomitantemente dos fases diferentes, se le denomina en la jerga de los fisicoqu\u00edmicos su segundo punto cr\u00edtico. Por definici\u00f3n, el punto cr\u00edtico de un material est\u00e1 representado por una determinada temperatura y una cierta presi\u00f3n donde dos estados distintos de esa sustancia, casi siempre los estados l\u00edquido y gaseoso, coexisten. En otras palabras, se trata de una situaci\u00f3n sumamente espec\u00edfica en que no se logra definir si el material es l\u00edquido o gaseoso, puesto que es ambos simult\u00e1neamente.<\/p>\n

El agua exhibe un (primer) punto cr\u00edtico cuando se la calienta a 647 K (374\u00baC) y se la mantiene a una presi\u00f3n 218 veces mayor que la atmosf\u00e9rica. En esa situaci\u00f3n, no se logra diferenciar el agua l\u00edquida de su vapor. En las \u00faltimas dos d\u00e9cadas, varios autores propusieron que el agua, a baj\u00edsimas temperaturas, podr\u00eda presentar un segundo punto cr\u00edtico, en el cual se mantendr\u00eda bajo la forma l\u00edquida, pero tendr\u00eda dos densidades distintas, una m\u00e1s, y otra menos viscosa. Como en esas condiciones, pr\u00e1cticamente todo cristaliza, esa hip\u00f3tesis te\u00f3rica resulta de dif\u00edcil comprobaci\u00f3n. \u201cEl confinamiento del agua evita que se forme el cristal y, de tal modo, el segundo punto cr\u00edtico resultar\u00eda visible\u201d, dice la f\u00edsica te\u00f3rica M\u00e1rcia Barbosa, de la Universidad Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS), quien estudia comportamientos an\u00f3malos de las mol\u00e9culas de H2<\/sub>O. \u201cEl art\u00edculo de los investigadores de la UFABC reporta indicios de un segundo punto cr\u00edtico del agua. No se trata de un tema cerrado, pero constituye un gran avance\u201d.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nAutoorganizaci\u00f3n jer\u00e1rquica de p\u00e9ptidos anfif\u00edlicos: mecanismos fundamentales y potenciales aplicaciones (n\u00ba 2013\/12997-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Apoyo a la Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigador responsable<\/strong> Wendel Alves (UFABC); Inversi\u00f3n<\/strong>\u00a0R$\u00a0374.155,00<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico<\/em>
\nFERREIRA, P. M. et al.<\/em> Relaxation dynamics of deeply supercooled confined water in L,L-diphenylalanine micro\/nanotubes<\/a>. Physical Chemistry Chemical Physics<\/strong>. 1\u00ba jun. 2015.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El agua confinada presenta simult\u00e1neamente dos densidades distintas","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[304,328],"coauthors":[101],"class_list":["post-208859","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-fisica-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/208859","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=208859"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/208859\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=208859"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=208859"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=208859"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=208859"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}