Marco introductorio de las Nanotecnologías en México: perspectivas hacia una armonización global

Dr. Fabián Fernández Luqueño

Cinvestav Saltillo

En México, las nanotecnologías se han desarrollado desde sectores académicos e industriales para generar recursos humanos de alto nivel y proveer de servicios de síntesis, caracterización e investigación. Los especialistas en materiales de dimensiones nanométricas se han agrupado para robustecer sus capacidades científicas y ofrecer alternativas de solución a problemas reales en el marco de los 17 objetivos del Desarrollo Sostenible y los Programa Nacionales Estratégicos. Las nanotecnologías ofrecen alternativas eficientes, limpias y seguras para diversos problemas tan comunes como llevar agua limpia a los hogares o para aquellos complejos que parecen ficción, como transportar moléculas “etiquetadas” a través del torrente sanguíneo, con el objetivo de curar alguna enfermedad grave. Sin embargo, a pesar de la probada relevancia de las nanotecnologías, existen diversas preocupaciones respecto a la seguridad de los nanomateriales, en términos de salud pública y equilibrio ambiental. En este sentido, surge el Sistema Nacional de Evaluación Toxicológica de Nanomateriales (SINANOTOX) conformado por nueve instituciones; también se integró el Comité Técnico de Normalización Nacional en Nanotecnologías y el Comité de Normalización Internacional Espejo del ISO TC 229, éstos últimos coordinados por el Centro Nacional de Metrología (CENAM). Se podría considerar que en México la nanotecnología ha alcanzado una consolidación técnico-científica con base en el número de especialistas, industrias e instituciones que la practican e impulsan, lo que les ha dado reconocimiento internacional por sus contribuciones; sin embargo, aún hay mucho por hacer en términos de experimentos a largo plazo, estudios controlados de largo alcance, determinación de efectos colaterales, manejo y disposición seguras, y normatividad, entre otros.

Regulación internacional de los nanomateriales: impacto y retos desde la perspectiva académica e industrial

Dra. Blanca Suárez-Merino

Vice-chair of the Business at OECD

La nanotecnología ofrece soluciones innovadoras en sectores como la medicina, la electrónica y el medio ambiente, pero su avance supera a menudo los marcos regulatorios, debido a la complejidad de algunos productos y la falta de definiciones armonizadas a nivel global. Organizaciones como la OECD trabajan para alinear los procesos que garanticen la seguridad de estos productos. Es por eso, que esta presentación abordará los requisitos regulatorios clave que los productos nanotecnológicos deben cumplir para ingresar al mercado, enfocándome en los estrictos marcos de Europa y Estados Unidos, y brindando herramientas útiles para desarrolladores e investigadores.

Regulación de nanomateriales en México

Dra. Norma González Rojano

Coordinador Científico del Centro Nacional de Metrología (CENAM)

La innovación siempre ha sido el motor de los diferentes sectores productivos mundiales. Asimismo, ha impulsado el suministro de nuevos productos para satisfacer las necesidades cambiantes de la industria y/o del consumidor. La afluencia de avances en nanotecnología y nanociencias ha impactado diferentes sectores como el agroalimentario, salud, energía, ambiental, transporte, electrónico y de tecnologías de la información, por mencionar algunos. Sin embargo, si bien las crecientes aplicaciones de los nanomateriales han abierto nuevas oportunidades para la innovación, al mismo tiempo han planteado nuevos desafíos en relación con su uso seguro y sostenible en diferentes productos de consumo cotidiano. Un desafío particular se relaciona con la capacidad de los métodos/herramientas analíticas disponibles actualmente, para detectar y caracterizar partículas de tamaño nanométrico en matrices complejas. Esta capacidad analítica es esencialmente necesaria para que un marco regulatorio pueda hacer cumplir los límites permisibles de nanomateriales en productos de consumo para salvaguardar la salud y el ambiente. Estos y otros desafíos están presentes en todas las etapas del ciclo de vida, desde la producción de nanomateriales y la fabricación de productos para su uso y eliminación o reciclaje tanto de nanomateriales como de productos. En México, ha habido algunos avances en materia de regulación de nanomateriales, pero aún hay barreras que discernir.

Infraestructura especializada para la caracterización de nanomateriales

Dra. Gladis Judith Labrada Delgado

LINAN-IPICyT

En la actualidad múltiples investigaciones científicas se enfocan en el estudio y manipulación de materiales en la escala nanométrica, ya que las posibles aplicaciones de estos materiales se pueden orientar en diversas áreas del conocimiento como la química, física, óptica, biología, medicina, entre otras. El estudio de las propiedades fisicoquímicas de los materiales nanoestructurados resulta de suma importancia para entender su comportamiento cuando se encuentran en tamaños de entre 1 y 100 nanómetros, por lo que el uso de técnicas de análisis específicas es indispensable para su correcta caracterización.
El Laboratorio Nacional de Investigaciones en Nanociencias y Nanotecnología (LINAN) es un laboratorio del Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (IPICYT), que cuenta con infraestructura altamente especializada para la caracterización de materiales a escala nanométrica y micrométrica. Se explicarán las capacidades de análisis con que cuenta este Laboratorio Nacional, cuyos equipos permiten obtener información muy detallada de diversos materiales como puede ser: tamaño de partícula, textura superficial, rugosidad, composición química, morfología, grado de cristalinidad, momento magnético, entre otras.
El LINAN brinda servicios a nivel nacional tanto a la comunidad científica de instituciones académicas como al sector industrial. Los resultados generados son reconocidos por su calidad y confiabilidad, y forman parte de numerosos artículos científicos indizados. El LINAN mantiene un gran compromiso con la formación de recursos humanos así como con la divulgación de la ciencia en todos los ámbitos de la sociedad.

La Nanotecnología en el mundo, en México y en el CFATA

Dr. José Luis Aragón Vera

CFATA-UNAM

Se presenta una visión general de la investigación en nanotecnología en el mundo y en México, con un énfasis en los retos y oportunidades para nuestro país. Finalmente se presenta la investigación en nanotecnología que se desarrolla en el Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada de la UNAM.

Micropartículas plásticas: una diminuta amenaza para la vida

César A. Ilizaliturri Hernández

Facultad de Medicina, UASLP.

El uso indiscriminado de plásticos y su mala gestión en los procesos de eliminación de desechos plantean una grave preocupación sobre la calidad de los ecosistemas a nivel mundial. La problemática ha llamado la atención pública, lo que ha generado una mayor sensibilidad de las repercusiones tanto en los ecosistemas (océanos, lagos, ríos, etc.) como en la salud humana. Sin embargo, la contaminación por microplásticos es un fenómeno peligroso porque no se aprecia a simple vista. Se trata de piezas diminutas menores que 5 milímetros, susceptibles a ser ingeridas por la fauna silvestre y llegar hasta los seres humanos a través de la cadena alimenticia, por medio de los recipientes de nuestros alimentos o hasta por el aire que respiramos. La mayoría de los estudios se han centrado en identificar y caracterizar los microplásticos en ecosistemas acuáticos, pero sus impactos a largo plazo son en gran medida desconocidos, estando además sujetos a factores como el desarrollo de nuevas tecnologías y cambios en la demografía. Por lo anterior, el entendimiento de los efectos de la presencia de microplásticos es fundamental para implementar acciones que ayuden a prevenir o mitigar la entrada de polímeros sintéticos a los ecosistemas.

Detección de agroquímicos con el uso de nanosensores

Dr. Gonzalo Ramírez García

Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada, UNAM.

La creciente demanda de alimentos trae consigo diversos retos asociados con el control del estado nutricional de las plantas, la eliminación de plagas y, de manera global, la mejora de la calidad de los productos vegetales. Lo anterior podría asociarse con la variación de la concentración de algunas moléculas producidas de manera natural por las plantas, así como aquellas derivadas de la actividad antropogénica en entornos agrícolas. Sin embargo, la instrumentación disponible actualmente es de difícil acceso y operación, impidiendo su implementación en gran escala. Por lo tanto, se requiere el desarrollo de herramientas analíticas prácticas y sensibles que permitan monitorear dichas moléculas o parámetros fisicoquímicos, impulsando, de manera simultánea, la sostenibilidad de los sistemas de producción y el cuidado del medio ambiente. Los nanosensores son dispositivos a escala nanométrica diseñados para detectar y responder a estímulos específicos en su entorno. Estos sensores están compuestos por materiales nanoestructurados que les confieren propiedades únicas, como una alta sensibilidad y selectividad, y pueden utilizarse para detectar una amplia gama de sustancias, desde moléculas orgánicas e inorgánicas, hasta biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos.

En esta plática, se describirán ejemplos de sensores basados en nanofotónica desarrollados en el Laboratorio de Nanomateriales Biofuncionales de la UNAM, ilustrando su configuración, y describiendo los mecanismos que permiten modular la respuesta óptica o espectral en función de la concentración de los analitos. La lectura de estas señales puede llevarse a cabo en un laboratorio con instrumentos sofisticados, pero también utilizando espectrómetros portátiles, dispositivos electrónicos simples, mediante el uso de teléfonos celulares, utilizando algunos aditamentos vestibles o, incluso, a simple vista. Finalmente, se presentarán ejemplos de algunas de las estrategias seguidas para su desarrollo, sus alcances, así como algunas perspectivas de aplicación para la detección de especies como las fitohormonas, fertilizantes y pesticidas en muestras de diferente naturaleza.

Alcance de la nanotecnología en cosmética

Dra. María Guadalupe Nava Arzaluz.

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM.

La nanotecnología está transformando al mundo y la forma en cómo se diseñan diversos productos, incluidos los cosméticos. Los cosméticos incluyen una amplia variedad de productos diseñados para su uso externo (piel, cabello, uñas, labios, dientes y mucosa bucal, así como órganos genitales externos) con la finalidad de limpiar, cambiar la apariencia, perfumar y enmascarar olores, manteniendo en buen estado el área del cuerpo donde se apliquen. Actualmente, existen en el mercado cosméticos basados en nanotecnología. Se han introducido nanomateriales como sustancias activas, acarreadores o auxiliares de la formulación. Se ha demostrado que la nanotecnología mejora el desempeño de los cosméticos de diversas maneras: i) aumento de la penetración de sustancias a través de la piel, ii) controlando la liberación del activo cosmético, iii) mejorando la eficacia, iv) promoviendo la estabilidad y solubilidad de diversas sustancias, v) reduciendo los efectos adversos, vi) y mejorando las propiedades sensoriales del producto. Para lograr estos objetivos se están utilizando materiales orgánicos e inorgánicos para la preparación de nanoacarreadores para incluirlos en formulaciones cosméticas. Como los productos cosméticos basados en nanotecnología ofrecen varias ventajas sobre los cosméticos convencionales, se espera que en el futuro haya más investigaciones sobre nanoacarreadores aplicados a la cosmética, haciendo hincapié no solo en el desempeño del producto sino también en la toxicidad que estos pudieran presentar.

Aplicaciones de la tecnología de membranas y las nanopartículas

Dra. María Guadalupe Sánchez Loredo.

Instituto de Metalurgia, UASLP.

La producción de alimentos genera efluentes que pueden impactar en la calidad de los cuerpos de agua donde se emiten las descargas, si no son previamente tratadas. Cada tipo de alimento (vegetales, frutas, carnes, pescado, lácteos, jugos, vino, cerveza), y cada tipo de procesamiento durante la producción, puede asociarse a diferentes efluentes y contaminantes. Los procesos de separación de membranas resultan particularmente apropiados para el tratamiento de estas aguas residuales, reduciendo el volumen de agua residual mediante la recuperación de dos flujos: el permeado que contiene la mayor parte del volumen de agua (y que puede ser reutilizado en el proceso), y un concentrado que contiene los elementos retenidos, en mucho menor volumen. Una membrana es una barrera permeo selectiva que permite la transferencia de ciertos componentes de una solución, de un medio a otro y a través de ella, mientras que impide el paso de otros solutos. Una posibilidad muy factible para la obtención de membranas con mayor resistencia al ensuciamiento en la industria alimentaria es la introducción de nanopartículas en las membranas, que permitirían obtener materiales compósitos con una vida más larga. Las nanopartículas, si son exitosamente dispersadas en la matriz polimérica, modifican propiedades importantes en una membrana, como permeabilidad hidráulica, selectividad, resistencia y propiedades hidrofílicas. Se ha encontrado que la incorporación de nanopartículas de plata da lugar a un incremento en la permeabilidad hidráulica, el umbral de corte molecular (MWCO por sus siglas en inglés), y la actividad antibacterial, lo cual permite extender la vida de la membrana en una aplicación industrial relacionada con productos alimenticios.

La Nanotecnología y su Rol en México en el Sector Salud y de Sistemas de Producción

Dr. José Rubén Morones Ramírez

Facultad de Ciencias Químicas, UANL.

En esta plática se abordará cómo la nanotecnología está transformando ambos sectores clave en el país. Se analizarán aplicaciones avanzadas de nanomateriales en el desarrollo de terapias antimicrobianas y tecnologías para mejorar la producción de bioproductos. Además, se presentarán líneas de investigación de mi laboratorio, como el desarrollo de biosistemas sintético-vivos y nanopartículas para tratamientos médicos, junto con innovaciones en bioproducción de compuestos de alto valor a partir de microorganismos, con énfasis en su impacto en la salud y la sostenibilidad.

Eliminación compuestos farmacéuticos en solución acuosa por medio de adsorción sobre nanomateriales de carbono

Roberto Leyva-Ramos

Centro de Investigación y Estudios de Posgrado, Facultad de Ciencias Químicas, UASLP.

El agua es un recurso vital para la vida en la tierra, y actualmente contar con disponibilidad de agua potable de buena calidad es un importante desafío para la humanidad. La presencia de contaminantes emergentes (CEs) en fuentes de agua representa un grave peligro para la salud humana y un serio problema ambiental. A la fecha, se desconocen los efectos tóxicos potenciales de los CEs sobre el medio ambiente y salud humana a mediano y largo plazo. Algunos de estos CEs son productos farmacéuticos y de cuidado personal, o por sus siglas en inglés, PPCPs. En general, los CEs son sustancias químicas orgánicas ampliamente consumidas por la sociedad que incluyen principalmente: i) Productos farmacéuticos de muy diversa índole, ii) Cosméticos y iii) Productos de uso doméstico con diversas aplicaciones. Los fármacos encontrados con mayor frecuencia en el suelo, fuentes de agua y efluentes de plantas de tratamiento de agua son: antibióticos, antiácidos, antidepresivos, analgésicos, antipiréticos, esteroides, anti-inflamatorios, β-bloqueadores, tranquilizantes y estimulantes. Es necesario desarrollar procesos eficientes para eliminar CEs y recientemente, la adsorción se ha utilizado exitosamente para eliminar contaminantes tóxicos, tanto orgánicos como inorgánicos, en solución acuosa. La adsorción se caracteriza por ser un método eficaz y económico para remover contaminantes de distinta naturaleza en soluciones acuosas. Este proceso presenta diversas ventajas tales como la gran diversidad de adsorbentes disponibles para la remoción de contaminantes y la sencilla operación del proceso.

En este trabajo se investiga la adsorción de compuestos farmacéuticos sobre diversos nanomateriales de carbono tales con nanotubos de carbono de pared sencilla y de múltiple pared, oxido de grafito, oxido de grafito reducido, oxido de grafito expandido y grafito de alta área específica. Además, la capacidad de adsorción de los nanomateriales de carbono se comparó con las capacidades de carbón activado comercial y fibras de carbón activado.

Membranas de nanofiltración para la potabilización del agua residual

J. Jesús Manríquez López

ECONATURE

La nanofiltración es el proceso mediante el cual se hace pasar un fluido a través de una membrana semipermeable a una determinada presión de forma que se produce una separación basada en el tamaño de las moléculas que pueden atravesar dicha membrana (entre 0.001 y 0.01 mm). Se obtienen dos corrientes del fluido de entrada: el permeado, fluido que ha pasado a través de la membrana y al cual se le han retirado los componentes, cuyo peso molecular es mayor que el tamaño de poro de la membrana, y el concentrado, que es el fluido que no ha atravesado la membrana y que concentra los componentes de la corriente principal. Este proceso es aplicado en la purificación de agua, agua potable, la eliminación de sustancias orgánicas, tales como microcontaminantes, iones multivalentes y moderadamente las sales univalentes, la eliminación de pesticidas de las aguas subterráneas, metales pesados y nitratos de las aguas residuales, reciclaje de aguas residuales, ablandamiento del agua, desmineralización de suero lácteo, concentración y separación de azúcares, recuperación de subproductos (salmueras), filtración de CO2, entre otros.

Esta tecnología al día de hoy representa un campo fértil en todo el mundo para la potabilización del agua sanitaria, siendo León, Guanajuato la primera Ciudad que está realizando un proyecto denominado: reuso potable indirecto, que introduce agua tratada a la presa del Palote bajo la NOM 003 SEMARNAT 1997, una vez mezclada con agua de lluvia, se utilizan las membranas de nanofiltración para entregar agua bajo la NOM- 127- SSA 1 2021. Este proyecto se podría replicar en todo el País para abastecer continuamente de agua potable a todos los estados, logrando así la sustentabilidad hídrica

Nanotecnología: casos de éxito que están transformando a nuestra sociedad

Dr. Alex Elías Zúñiga

Tecnológico de Monterrey

Esta charla presenta cómo se está utilizando la nanotecnología para revolucionar el desarrollo de nuevos materiales, sus procesos de fabricación y su escalabilidad industrial para producir productos y/o componentes que aporten las soluciones que demanda nuestra sociedad. En particular, hablaremos de algunos casos de éxito logrados por el Instituto de Materiales Avanzados para la Manufactura Sostenible donde el uso de la nanotecnología nos ha permitido lograr soluciones sostenibles encaminadas a tener un mundo mejor y un futuro prometedor para las próximas generaciones.