Los fullerenos son moléculas estructuradas en forma de «jaulas», es decir, tienen la forma cerrada en sí.
Los fullerenos están constituidos por una red formada por pentágonos y hexágonos, cerrando la esfera. Cada carbono de un fullereno está hibridizado en sp en forma de enlace sigma (unión simple) con otros tres átomos de carbono, restando un electrón de cada carbono, que se desplaza de un sistema de orbitales molecular que atribuye a la molécula el carácter aromático.
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Cómo se obtiene el fullereno
El grafito se forma a partir de fibras de carbono (de aproximadamente 5 a 10 micrómetros) calentadas a más de 2500 ° C. El grafito también se produce en industrias a partir de subproductos (residuos de petróleo) calentados a 2800 ° C.
Los primeros fullerenos fueron obtenidos por Sumio Iijima y para su obtención se establece un arco eléctrico entre dos electrodos de grafito.
El ánodo se consume, formando un plasma (partículas ionizadas) de hasta 6000 ° C que se condensa en el cátodo. El depósito formado es un conjunto de fullerenos. Este método ahora prácticamente no se usa porque hay muy poco control sobre el resultado final y parte del fullereno producido, no se puede utilizar debido al calor excesivo que los daña.
El grafito se calienta a 1200 ° C y se vaporiza mediante un láser que forma los fullerenos deseados. Este método no es muy rentable porque tiene un bajo rendimiento y un alto precio, a pesar de su precisión, por lo que se hace necesario separar los fullerenos para que sean utilizables.
Por lo tanto, es más común en la producción industrial producir nanotubos multicapa porque son más fáciles de producir utilizando un método llamado «deposición química de vapor» o CVD (deposición química de vapor), de hecho, el carbono en forma líquida o gaseosa se mezcla con un catalizador.
Después entra en un horno llamado reactor a una temperatura que oscila entre 500 y 950 ° C durante un tiempo que puede oscilar entre unos pocos segundos y unos pocos minutos.
Luego, la mezcla se descompone en moléculas de carbono, la primera de las cuales se pegará a las paredes del tubo en el que está contenida o en una placa de silicona que facilita la recuperación y las otras se fijarán en la parte superior apiladas para formar nanotubos.
El número de capas se puede controlar por la temperatura aplicada a la mezcla. Los nanotubos obtenidos generalmente están recocidos para eliminar las impurezas y corregir cualquier defecto que pueda quedar.
Aplicaciones médicas de fullereno
La investigación exhaustiva sobre las aplicaciones biomédicas de esta molécula ha estado en marcha desde su descubrimiento.
El mayor desafío al que se enfrentaron los científicos al hacerlo fue su insolubilidad en medio acuoso y su tendencia a formar agregados. Esto fue superado con la aplicación de varias técnicas como la encapsulación de los fullerenos con moléculas hidrófilas, suspendiendo esta molécula con otros solventes y conjugándola con otras moléculas hidrófilas.
Antioxidantes
Los fullerenos pueden ser excelentes antioxidantes, esta propiedad puede atribuirse a la gran cantidad de dobles enlaces conjugados que poseen y una afinidad electrónica muy alta de estas moléculas (debido a la baja energía del orbital molecular desocupado).
Los fullerenos pueden reaccionar con varios radicales antes de ser consumidos.
Una sola molécula C60 puede interactuar con hasta 34 radicales metilo antes de agotarse. Es por eso que estas moléculas también son conocidas como los ‘limpiadores de radicales más eficientes del mundo’ o ‘esponjas radicales’.
Quizás y una de las principales ventajas de usar estas moléculas como antioxidante es que se pueden localizar dentro de la célula.
Los fullerenos han captado bastante atención debido a su potencial como agentes antivirales. Quizás el aspecto más importante de esto sea su capacidad para suprimir la replicación del virus de inmunodeficiencia humana (VIH) y por lo tanto, retrasar la aparición del síndrome de inmunodeficiencia adquirida (SIDA).
Los derivados de metales bivalentes de los derivados de aminoácidos del fullereno, como el C60-1-Ala, también se ven activos contra VIH y replicación del citomegalovirus humano. Estas moléculas generalmente se insertan en los dominios hidrófobos de las proteínas (sitio de unión de la proteasa en el VIH).
Administración de medicamentos y administración de genes
El suministro de fármacos es el transporte adecuado de un compuesto farmacéutico a su sitio de acción, mientras que el suministro de genes es la introducción de ADN extraño en las células para lograr un efecto deseado.
Por lo tanto es de suma importancia entregar estas moléculas con seguridad y gran eficacia. Los fullerenos son una clase de portadores inorgánicos y estas moléculas son las preferidas ya que muestran una buena compatibilidad biológica, mayor selectividad, retienen la actividad biológica y son lo suficientemente pequeñas como para ser difundidas.
Fotosensibilizadores en terapia fotodinámica
La terapia fotodinámica (PDT, por sus siglas en inglés) es una forma de terapia que consiste en utilizar un compuesto no tóxico sensible a la luz que al exponerse a esta se vuelve tóxico.
Esto se utiliza para apuntar a células alteradas y malignas. Los fullerenos se utilizan generalmente como estos compuestos, ya que se estimulan con la irradiación y cuando estas moléculas regresan al estado fundamental, emiten energía que divide el oxígeno presente para generar oxígeno singlete, que puede ser de naturaleza citotóxica.
