Niosome-Based Supramolecular Biosolvents: Aligning Analytical Efficiency with Green Chemistry Criteria

Los químicos han dependido durante mucho tiempo de los líquidos para extraer sustancias útiles de materiales sólidos, un proceso esencial para evaluar la seguridad alimentaria, comprobar la salud ambiental y descubrir nuevos medicamentos. Sin embargo, los líquidos tradicionales utilizados para esta tarea suelen derivarse del petróleo, pueden ser tóxicos y son difíciles de desechar de forma segura. En años recientes, los científicos han centrado su atención en alternativas "verdes": disolventes que son más seguros para las personas y el planeta. Entre los más prometedores se encuentran los disolventes supramoleculares. A diferencia de los líquidos ordinarios, que son simplemente una mezcla de moléculas flotando libremente, estos son líquidos estructurados. Se forman cuando diminutos bloques de construcción, llamados anfífilos, se organizan naturalmente en grupos estructurados en agua. Estos grupos crean un entorno único con diferentes zonas que pueden capturar una gran variedad de sustancias a la vez, lo que los hace increíblemente eficientes para limpiar muestras. El desafío ha sido crear estos líquidos estructurados utilizando ingredientes que no solo sean efectivos, sino también totalmente sostenibles, baratos y seguros de usar en grandes cantidades.

Un equipo de investigadores en España ha desarrollado ahora un nuevo tipo de estos disolventes estructurados que cumple con estos altos estándares. Crearon un líquido basado en niosomas, que son pequeñas estructuras similares a burbujas hechas de un ingrediente común y seguro para la alimentación conocido como Span 40. Este ingrediente es un tipo de molécula similar a la grasa derivada del sorbitol y el ácido palmítico, ampliamente utilizada en todo, desde cosméticos hasta alimentos, para mantener estables las mezclas. Los investigadores mezclaron este ingrediente con agua y un tipo de alcohol llamado 1-propanol, luego añadieron una pequeña cantidad de sal para desencadenar un proceso de separación natural. En lugar de crear un lodo desordenado, la mezcla formó espontáneamente una fase líquida distinta y clara a temperatura ambiente. Este nuevo líquido no es una sopa uniforme; está lleno de miles de millones de burbujas microscópicas y flexibles, cada una aproximadamente del tamaño de un virus, que están empaquetadas estrechamente. Estas burbujas son la clave del poder del disolvente, actuando como diminutos contenedores que pueden albergar agua en sus centros y alcohol en sus paredes, creando un entorno versátil para atrapar diferentes sustancias químicas.

El equipo probó este nuevo disolvente intentando extraer nutrientes valiosos de las hojas del árbol de morera blanca, una planta conocida por su rico contenido de compuestos beneficiosos para la salud. Descubrieron que su nuevo disolvente era muy superior a los métodos estándar. En comparación con el uso de etanol puro o 1-propanol, este nuevo líquido estructurado extrajo significativamente más de los compuestos beneficiosos de la planta. Aumentó la cantidad de fenoles totales entre un 77 y un 118 por ciento, los flavonoides entre un 24 y un 59 por ciento, y los carotenoides entre un 8 y un 35 por ciento. Lo que hace que este resultado sea particularmente impresionante es la diversidad de los compuestos que capturó. El disolvente extrajo con éxito moléculas que iban desde muy afines al agua hasta muy afines al aceite, incluyendo estructuras complejas unidas a azúcares y formas más simples, todo en un solo paso. Esto sugiere que las burbujas organizadas dentro del disolvente pueden interactuar con muchos tipos diferentes de moléculas simultáneamente, proporcionando una huella química completa de la planta sin necesidad de múltiples disolventes diferentes.

Más allá de su rendimiento, el disolvente fue diseñado para ser verdaderamente sostenible. El proceso utilizado para fabricarlo no requiere calor ni maquinaria especial; ocurre naturalmente a temperatura ambiente. Los ingredientes son baratos, ampliamente disponibles y renovables. El componente principal, el Span 40, es un aditivo alimentario que no es tóxico y se descompone fácilmente en el medio ambiente. El alcohol utilizado también se considera seguro y puede producirse a partir de fuentes vegetales. Aunque el componente de alcohol significa que el líquido final es inflamable y requiere precauciones de seguridad estándar, el proceso general evita la toxicidad intensa y el daño ambiental asociados con los disolventes tradicionales derivados del petróleo. Los investigadores también demostraron que la pequeña cantidad de sal utilizada para crear el disolvente permanece mayoritariamente en las aguas residuales, lo que significa que el líquido final es lo suficientemente limpio como para ser inyectado directamente en instrumentos científicos sensibles para su análisis sin causar daños.

Este trabajo demuestra que es posible construir disolventes altamente eficientes y nanoestructurados utilizando cantidades muy pequeñas de surfactante para organizar un gran volumen de líquido. Los investigadores descubrieron que las diminutas burbujas que crearon eran tan efectivas que pudieron estructurar un volumen de disolvente utilizando menos del medio por ciento del ingrediente anfífilo, una concentración mucho menor de la que anteriormente se pensaba necesaria. Al demostrar que estos disolventes verdes y de base biológica pueden extraer una amplia gama de productos químicos complejos de materiales vegetales difíciles, el estudio ofrece un camino práctico para la química analítica. Sugiere un futuro donde las herramientas utilizadas para analizar nuestros alimentos y el medio ambiente sean, ellas mismas, seguras, asequibles y amables con el planeta, sin sacrificar la precisión que los científicos necesitan para realizar su trabajo.