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Tecnología para obtener micro y nanopartículas

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Un equipo de investigadores del Laboratorio de Materiales Orgánicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) ha desarrollado, conjuntamente con Carburos Metálicos, un método basado en el uso de CO2 supercrítico que permite obtener micro y nanopartículas de hasta 0,1 micras de tamaño de compuestos orgánicos o inorgánicos de forma sencilla, económica y en un solo paso de producción.

Nanopartículas de paracetamol.Actualmente existe un gran interés en reducir el consumo de disolventes orgánicos y de agua en los procesos industriales. Una de las alternativas que ha despertado más expectativas a nivel mundial son los fluidos supercríticos y, especialmente, el CO2 en estado líquido o supercrítico. El CO2 es un disolvente verde: no es tóxico, no contamina, no es inflamable, es económico, fácil de reciclar y, por tanto, no supone un problema medioambiental de gestión de residuos.

El nuevo método DELOS

Un equipo de investigadores del Laboratorio de Materiales Orgánicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) ha desarrollado, conjuntamente con Carburos Metálicos, un método basado en el uso de CO2 supercrítico que permite obtener micro y nanopartículas de hasta 0,1 micras de tamaño de compuestos orgánicos o inorgánicos de forma sencilla, económica y en un solo paso de producción.

Entre sus ventajas hay que destacar una drástica reducción del «disolvente convencional» necesario (el cual, además, se reutiliza), menor gasto energético y un control preciso de la forma y el tamaño de las partículas obtenidas.

El proceso, denominado DELOS, se basa en el enfriamiento rápido (50ºC en décimas de segundo) y muy homogeneo que experimenta una solución (formada por el compuesto del cual se quieren obtener partículas con una pequeña cantidad de disolvente convencional y CO2 al reducir su presión desde 50 bares (50kg/cc) hasta presión atmosférica. Este rápido descenso de la temperatura se debe a la evaporación repentina del CO2 durante la despresurización. Mediante el método DELOS se pueden obtener micro y nanopartículas de sustancias termolábiles sin desnaturalizarlas, como por ejemplo biomoléculas, o de sustancias que son difíciles de micronizar mediante las técnicas convencionales que operan en condiciones más extremas (elevadas temperaturas, fricción mecánica, etc.).

Micro y nanopartículas para los fármacos del futuro

DELOS puede ser utilizado para obtener micro y nanopartículas de muchos compuestos (fármacos, pigmentos, colorantes, cosméticos, polímeros...), controlando con gran precisión el tamaño y la morfología final. Esto es especialmente importante para la obtención de fàrmacos que han de ser suministrados por vias inhalatoria o cutánea, cada vez más utilizadas en sustitución de la vía oral, ya que son más eficaces y reducen gran parte de los efectos secundarios de los fármacos. Así, por ejemplo, para fluidificar las secreciones pulmonares y evitar la obstrucción bronquial en los enfermos de fibrosis quística, se utilizan fármacos broncodilatadores por vía inhalatoria. También, actualmente los tratamientos de sustitución hormonal empiezan a realizarse por vía cutánea. Ahora bien, para que el fármaco pueda suministrarse de esta forma, debe estar en forma de partículas que no superen las 10 micras de diámetro, lo que actualmente o no siempre se puede conseguir o resulta muy costoso.

¿Qué son los fluidos supercríticos?

Si se calienta agua o cualquier líquido en un recipiente abierto, éste se evapora. Pero si el calentamiento se produce en un recipiente cerrado (como un reactor), llega un momento en que la densidad del vapor que se ha formado y la densidad del líquido restante es la misma, obteniéndose así lo que se denomina un fluido supercrítico. Este es un estado de la materia diferente a los estados gas, líquido y sólido. Sus propiedades están entre las del gas y las del líquido, de ahí sus ventajas y posibilidades de aplicación. Los fluidos supercríticos tienen propiedades de gran interés: debido a su elevada capacidad de compresión, comparada con los líquidos, se puede modificar su poder disolvente mediante pequeños cambios de presión y de temperatura. Por eso son excelentes disolventes para extraer de manera selectiva sustancias de diferente naturaleza. Por ejemplo, se emplean para extraer contaminantes (descontaminación del suelo), o para extraer compuestos naturales difíciles de obtener por métodos de síntesis y que son de interés industrial (aromas, alcaloides...).

Hay muchos procesos innovadores que con fluidos supercríticos mejoran las técnicas actuales por su sencillez, ahorro energético, por la calidad de los productos obtenidos y porque son procesos ecológicamente limpios. Ejemplos de aplicaciones son la extracción de la cafeína o del colesterol de la yema del huevo en la industria alimentaria, la reducción de la carga tóxica de los insecticidas en la industria química o como sustitutos de los disolventes que se utilizan en la industria textil.