{"id":6156,"date":"2017-06-29T12:48:11","date_gmt":"2017-06-29T18:48:11","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=6156"},"modified":"2017-06-29T12:48:11","modified_gmt":"2017-06-29T18:48:11","slug":"los-cientificos-producen-membrana-de-dialisis-hecho-de-grafeno","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/metalmecanica\/los-cientificos-producen-membrana-de-dialisis-hecho-de-grafeno\/","title":{"rendered":"Los cient\u00edficos producen membrana de di\u00e1lisis hecho de grafeno"},"content":{"rendered":"

El material puede filtrar mol\u00e9culas de tama\u00f1o nanom\u00e9trico en 10 a 100 veces la tasa de membranas comerciales.<\/p>\n

La di\u00e1lisis, en el sentido m\u00e1s general, es el proceso por el cual las mol\u00e9culas de filtro de una soluci\u00f3n, por difunde a trav\u00e9s de una membrana, en una soluci\u00f3n m\u00e1s diluida.\u00a0Fuera de la hemodi\u00e1lisis, que elimina los residuos de la sangre, los cient\u00edficos usan di\u00e1lisis para purificar las drogas, quitar los residuos de soluciones qu\u00edmicas, y aislar mol\u00e9culas para el diagn\u00f3stico m\u00e9dico, t\u00edpicamente por dejar que los materiales pasan a trav\u00e9s de una membrana porosa.<\/p>\n

membranas de di\u00e1lisis comerciales de hoy mol\u00e9culas separadas lentamente, en parte debido a su composici\u00f3n: son relativamente gruesa, y los poros que t\u00fanel a trav\u00e9s de tales membranas densas hacerlo en caminos sinuosos, por lo que es dif\u00edcil para las mol\u00e9culas diana a pasar r\u00e1pidamente a trav\u00e9s.<\/p>\n

Ahora los ingenieros del MIT han fabricado una membrana funcional de di\u00e1lisis a partir de una hoja de grafeno – una sola capa de \u00e1tomos de carbono, de extremo a extremo en la configuraci\u00f3n hexagonal como la de alambre de pollo vinculado.\u00a0La membrana de grafeno, aproximadamente del tama\u00f1o de una u\u00f1a, es inferior a 1 nan\u00f3metro de espesor.\u00a0(Los memranes existentes m\u00e1s delgadas son alrededor de 20 nan\u00f3metros de espesor.) Membrana del equipo es capaz de filtrar las mol\u00e9culas de tama\u00f1o nanom\u00e9trico de soluciones acuosas de hasta 10 veces m\u00e1s r\u00e1pido que las membranas del estado de la t\u00e9cnica, con el grafeno s\u00ed mismo ser de hasta 100 veces m\u00e1s r\u00e1pido.<\/p>\n

Mientras que el grafeno en gran medida ha sido explorado para aplicaciones en electr\u00f3nica, Piran Kidambi, un post-doctorado en el Departamento de Ingenier\u00eda Mec\u00e1nica del MIT, dice que los resultados del equipo demuestran que el grafeno puede mejorar la tecnolog\u00eda de membranas, en particular para los procesos de separaci\u00f3n a escala de laboratorio y potencialmente para la hemodi\u00e1lisis.<\/p>\n

\u201cDebido a que el grafeno es tan delgada, la difusi\u00f3n a trav\u00e9s de ella ser\u00e1 muy r\u00e1pido\u201d, dice Kidambi.\u00a0\u201cUna mol\u00e9cula no tiene que hacer este trabajo tedioso de ir a trav\u00e9s de todos estos poros tortuosos en una membrana de espesor antes de salir del otro lado.\u00a0Mover el grafeno en este r\u00e9gimen de separaci\u00f3n biol\u00f3gica es muy emocionante \u201c.<\/p>\n

Kidambi es un autor principal de un estudio que inform\u00f3 la tecnolog\u00eda, publicado hoy en\u00a0Advanced Materials\u00a0.\u00a0Seis coautores son del MIT, incluyendo Rohit Karnik, profesor asociado de ingenier\u00eda mec\u00e1nica, y Jing Kong, profesor asociado de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica.<\/p>\n

Grafeno<\/h2>\n

Para hacer que la membrana de grafeno, los investigadores utilizaron por primera vez una t\u00e9cnica com\u00fan que se llama\u00a0deposici\u00f3n de vapor qu\u00edmico<\/a>\u00a0para crecer grafeno en l\u00e1mina de cobre.\u00a0A continuaci\u00f3n, grabadas con cuidado el cobre y transfirieron el grafeno a una hoja de soporte de policarbonato, tachonada en todo con poros lo suficientemente grandes como para dejar pasar cualquier mol\u00e9cula que han pasado por el grafeno.\u00a0El policarbonato act\u00faa como un armaz\u00f3n para mantener el grafeno ultrafino se enrolle sobre s\u00ed misma.<\/p>\n

Los investigadores observaron a girar grafeno en un tamiz selectivo molecularmente, dejando s\u00f3lo a trav\u00e9s de mol\u00e9culas de un cierto tama\u00f1o.\u00a0Para ello, crearon peque\u00f1os poros en el material mediante la exposici\u00f3n de la estructura de plasma de ox\u00edgeno, un proceso por el cual el ox\u00edgeno, se bombea en una c\u00e1mara de plasma, se puede grabar de distancia en materiales.<\/p>\n

\u201cAl ajustar las condiciones de plasma de ox\u00edgeno, podemos controlar la densidad y el tama\u00f1o de los poros que hacemos, en las \u00e1reas donde el grafeno es pr\u00edstino,\u201d dice Kidambi.\u00a0\u201cLo que sucede es, un radical de ox\u00edgeno llega a un \u00e1tomo de carbono [en el grafeno] y r\u00e1pidamente reacciona, y ambos volar fuera como di\u00f3xido de carbono.\u201d<\/p>\n

Lo que queda es un peque\u00f1o agujero en el grafeno, donde un \u00e1tomo de carbono una vez que se sent\u00f3.\u00a0Kidambi y sus colegas encontraron que el grafeno ya est\u00e1 expuesto al plasma de ox\u00edgeno, los m\u00e1s grandes y m\u00e1s densos que los poros estar\u00e1n.\u00a0Relativamente tiempos de exposici\u00f3n cortos, de alrededor de 45 a 60 segundos, generan poros muy peque\u00f1os.<\/p>\n

 <\/p>\n

Los investigadores probaron m\u00faltiples membranas de grafeno con poros de diferentes tama\u00f1os y distribuciones, la colocaci\u00f3n de cada membrana en el medio de una c\u00e1mara de difusi\u00f3n.\u00a0Se llenaron lado de alimentaci\u00f3n de la c\u00e1mara con una soluci\u00f3n que contiene varias mezclas de mol\u00e9culas de diferentes tama\u00f1os, que van desde cloruro de potasio (0,66 nan\u00f3metros de ancho) a la vitamina B12 (1 a 1,5 nan\u00f3metros) y la lisozima (4 nan\u00f3metros), una prote\u00edna que se encuentra en la clara de huevo.\u00a0El otro lado de la c\u00e1mara se llen\u00f3 con una soluci\u00f3n diluida.<\/p>\n

El equipo mide entonces el flujo de mol\u00e9culas a medida que difunde a trav\u00e9s de cada membrana de grafeno.<\/p>\n

Las membranas con poros muy peque\u00f1os permiten a trav\u00e9s de cloruro de potasio, pero las mol\u00e9culas de no m\u00e1s grandes tales como L-tript\u00f3fano, que mide s\u00f3lo 0,2 nan\u00f3metros m\u00e1s amplio.\u00a0Las membranas con poros m\u00e1s grandes permiten a trav\u00e9s de mol\u00e9culas correspondientemente m\u00e1s grandes.<\/p>\n

El equipo llev\u00f3 a cabo experimentos similares con membranas de di\u00e1lisis comerciales y se encontr\u00f3 que, en comparaci\u00f3n, las membranas de grafeno realizaron con mayor \u201cpermeancia\u201d, el filtrado de las mol\u00e9culas deseadas de hasta 10 veces m\u00e1s r\u00e1pido.<\/p>\n

Kidambi se\u00f1ala que el soporte de policarbonato est\u00e1 grabado con poros que s\u00f3lo tienen hasta 10 por ciento de su \u00e1rea de superficie, lo que limita la cantidad de mol\u00e9culas deseadas que pasan finalmente a trav\u00e9s de ambas capas.<\/p>\n

\u201cS\u00f3lo el 10 por ciento de la superficie de la membrana es accesible, pero a pesar de que el 10 por ciento, somos capaces de hacerlo mejor que el estado de la t\u00e9cnica\u201d, dice Kidambi.<\/p>\n

Para hacer que la membrana de grafeno a\u00fan mejor, el equipo planea mejorar el soporte de policarbonato mediante grabado m\u00e1s poros en el material para aumentar la permeabilidad al total de la membrana.\u00a0Tambi\u00e9n est\u00e1n trabajando a una escala a\u00fan mayor de las dimensiones de la membrana, que en la actualidad mide 1 cent\u00edmetro cuadrado.\u00a0sintonizar a\u00fan m\u00e1s el proceso de plasma de ox\u00edgeno para crear poros a medida que tambi\u00e9n mejorar\u00e1 el rendimiento de una membrana – algo que Kidambi se\u00f1ala tendr\u00eda consecuencias muy diferentes para el grafeno en aplicaciones de electr\u00f3nica.<\/p>\n

\u201cLo que es interesante es, lo que no es bueno para el campo de la electr\u00f3nica es realmente perfecto en este campo [membrana de di\u00e1lisis],\u201d dice Kidambi.\u00a0\u201cEn electr\u00f3nica, desea minimizar los defectos.\u00a0Aqu\u00ed desea hacer defectos del tama\u00f1o correcto.\u00a0Se va a mostrar el uso final de la tecnolog\u00eda dicta lo que quiere en la tecnolog\u00eda.\u00a0Esa es la clave \u201c.<\/p>\n

Esta investigaci\u00f3n fue apoyada, en parte, por el Departamento de Energ\u00eda de Estados Unidos y una Lindemann Fiduciario para becas.<\/p>\n

 <\/p>\n

Fuente:<\/strong> MIT<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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