Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

¿Hay algo que no se pueda conseguir con oro?

José I. García Laureiro, ISQCH

Antes de que me acuséis de ser un materialista despreciable, os aclaro que no voy a hablar del oro en su calidad de “vil metal”, sino en la de “metal noble”, en el sentido químico de la expresión. Porque de las interesantes aplicaciones del oro en multitud de campos —muy alejados de la joyería— se pueden escribir muchas cosas. Hoy solo quiero comentaros un par de las noticias más recientes que han aparecido, referentes a este metal.

La primera es el fruto de la investigación de Samir Mitragotri, profesor de la Universidad de California en Santa Bárbara. Se trata de la eliminación del acné mediante un tratamiento basado en nanopartículas de sílice, recubiertas de oro (ya veis que el truco de dorar solo la superficie de las cosas, en lugar de hacerlas de oro macizo no solo se emplea en joyería). El acné aparece cuando la abertura de los folículos de la piel —esos saquitos donde se forman los cabellos— se obtura, y el sebo que generan las glándulas de su interior no puede salir. Estas bolsas de sebo acumulado se convierten en un confortable albergue para las bacterias causantes de la infección e inflamación que se manifiesta en forma de acné. El tratamiento desarrollado por el grupo del Prof. Mitragotri, consiste en aplicar estas nanopartículas en la zona exterior del folículo, empujándolas posteriormente a su interior mediante la aplicación de ultrasonidos de baja frecuencia (bueno, más bien infrasonidos). Una vez que las nanopartículas se encuentran en la zona cero, se irradia con luz láser esa la zona de la piel. Entonces, gracias a un curioso fenómeno físico que tiene el no menos curioso nombre de resonancia de plasmón de superficie, la superficie de oro de la nanopartícula absorbe la energía de la luz y la convierte muy rápida y eficazmente en calor, provocando una alta temperatura en una zona muy localizada. Esto desactiva la glándula sebácea, terminando con el problema “de raíz”😉 . Este tratamiento presentaría menos inconvenientes que los empleados hasta la fecha, los cuales pueden provocar irritación de la piel, “efecto rebote” e incluso resistencia bacteriana, en el caso de utilizar antibióticos.

Tratamiento del acné con nanopartículas Foto: Peter Allen Illustration

Tratamiento del acné con nanopartículas
Foto: Peter Allen Illustration

Pero, ¿por qué oro precisamente? No, no se trata de ningún capricho dirigido a encarecer la comercialización del tratamiento, sino la consecuencia de las propiedades físico-químicas de este elemento. Las nanopartículas de oro tienen un tamaño de entre 2 y unos pocos cientos de nanómetros (un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro y, para que os hagáis una idea, una de estas partículas es más de mil veces más pequeña que el grosor del propio pelo alojado en el folículo). Con este tamaño, el oro tiene una increíble capacidad para absorber luz, decenas e incluso cientos de veces superior a la de los colorantes orgánicos, lo que hace que sus suspensiones coloidales tengan unos espectaculares colores.

El conocimiento de esta propiedad viene de muy atrás, ya que en 1925, el premio Nobel de Química se lo llevó el químico austriaco Richard Zsigmondy, que entre otras cosas demostró que el color de la “púrpura de Casio” no era debido a una sustancia química, como había defendido nada menos que Jacob Berzelius, uno de los padres de la química moderna, sino a la presencia de coloides de oro en suspensión. Otro ejemplo bien conocido es el de los soles de oro preparados por Michael Faraday hace 150 años y que pueden verse en la Royal Institution of Great Britain, en Londres.

El oro no solo se encuentra en un caldero al final del arco iris: colores producidos por la absorción de luz de nanopartículas de oro de distinto tamaño.

El oro no solo se encuentra en un caldero al final del arco iris: Colores producidos por la absorción de luz de nanopartículas de oro de distinto tamaño.

Bien, el oro produce colores bonitos, ¿y qué más? Bueno, cuando la frecuencia de la luz láser absorbida por la partícula de oro es una determinada (que depende del tamaño de la partícula), se produce la antes mencionada “resonancia de plasmón”. Básicamente, los electrones de los átomos de oro de la superficie se excitan y comienzan a moverse de forma acompasada con la frecuencia de la luz incidente, todos a una (lo que los físicos llaman “coherentemente”). En este estado, los electrones no pueden librarse del exceso energía volviendo a emitir fotones luminosos, que es lo que sucede en condiciones normales, sino que tienen que deshacerse de ella por otros mecanismos. Básicamente se trata de colisiones que implican a electrones y núcleos atómicos, lo que acaba convirtiéndose en disipación de calor. De esta forma, la nanopartícula irradiada con luz visible o infrarroja se calienta de forma casi instantánea. El oro es precisamente uno de los metales en los que este fenómeno se manifiesta de forma más espectacular en nanopartículas de forma esférica, así que ahí está la respuesta que buscábamos..

Nanopartículas metálicas detectadas en heces humanas Foto: Heather Lowers, USGS Denver Microbeam Laboratory

Nanopartículas metálicas detectadas en heces humanas
Foto: Heather Lowers, USGS Denver Microbeam Laboratory

Pero, ¿a dónde va a parar luego ese oro que hemos introducido en nuestra piel? Lo cierto es que las nanopartículas de metales se emplean cada vez más en todo tipo de productos de consumo, como detergentes, champús, cremas de belleza y hasta en ciertas prendas de vestir, donde contribuyen a eliminar el olor corporal, gracias a su acción bactericida… En este uso puede estar el origen de una segunda noticia reciente que os quería comentar hoy. Resulta que en la 249 Reunión Nacional de la American Chemical Society, celebrada en Denver hace tan solo unas semanas, la doctora Kathleen Smith, del Servicio Geológico Estadounidense, presentó una comunicación en la que anunció que las heces humanas eran una posible fuente de metales valiosos, entre ellos el oro y la plata. De hecho, el contenido en oro de las heces puede ser similar al de los depósitos minerales más pobres. Aun así, algunas estimaciones dicen que el tratamiento de las aguas residuales producidas por cada millón de estadounidenses podría suponer unos ingresos anuales de 13 millones de dólares en metales valiosos. Antes de que os pongáis a rebuscar entre la caca montar vuestra propia explotación familiar, presas de la fiebre del oro, os tengo que aclarar, sin embargo, que un kilo de lodo de las cloacas contiene tan solo 0,4 mg de oro y 2,8 mg de plata. Si alguna vez esto funciona, será a nivel de depuradora, siento decepcionaros. Mientras tanto, seguro que seguimos descubriendo nuevas y sorprendentes aplicaciones para este metal, capaz de curar nuestros cuerpos y corromper nuestras almas, a decir de El Bardo.

Romeo al boticario:

“There is thy gold, worse poison to men’s souls, doing more murder in this loathsome world, than these poor compounds that thou mayst not sell.”

Romeo y Julieta, Acto 5, Escena 1

Esta entrada participa en el XLVI Carnaval de Química alojado en el blog descubrirlaquimica2 de @descubrequimica.

Acerca de isqch

El Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH) es un instituto de investigación química mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza.

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