¿Qué tienen en común una ceremonia japonesa del té, una infusión de rosa canina en Europa y un laboratorio de nanotecnología en León, Guanajuato?
Las infusiones acompañan a la humanidad desde hace siglos y forman parte de tradiciones asociadas con el bienestar y la salud en distintas regiones del mundo. El té verde, originario de China y Japón, es una de las bebidas más consumidas del planeta [1]. Por su parte, la rosa canina (rosa del perro) ha sido utilizada durante generaciones para preparar infusiones tradicionales en Europa [2], mientras que una especie cercana, la rosa mosqueta, es ampliamente conocida en América Latina. Aunque estas bebidas son apreciadas por sus propiedades nutricionales y antioxidantes, pocas personas imaginarían que algunas de sus moléculas naturales pueden utilizarse para fabricar nanomateriales avanzados capaces de detectar contaminantes en el agua.
¿Qué hay realmente dentro de una taza de té?
Cuando preparamos una infusión, el agua caliente extrae cientos de compuestos químicos naturales responsables de muchas de las propiedades asociadas con cada bebida. El té verde es rico en catequinas [3], mientras que los frutos de Rosa canina contienen vitamina C, flavonoides y otros compuestos con actividad antioxidante [4]. Durante mucho tiempo estas moléculas fueron estudiadas por sus posibles beneficios para la salud. Hoy sabemos que también pueden utilizarse para fabricar nanopartículas fluorescentes de carbono, un tipo de nanomaterial capaz de emitir luz y responder ante la presencia de contaminantes.
¿Cómo convertir una infusión en un nanomaterial?
En el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), en León, Guanajuato, utilizamos extractos acuosos de té verde y Rosa canina para producir nanopartículas fluorescentes de carbono mediante estrategias inspiradas en la química verde. Bajo condiciones controladas, las biomoléculas presentes en estos extractos reaccionan entre sí y forman estructuras con dimensiones de apenas unos cuantos nanómetros, cerca de cien mil veces más pequeñas que el grosor de un cabello humano.
Lo más sorprendente es que estos materiales son fluorescentes, por ejemplo, cuando se iluminan con luz de un determinado color, pueden emitir luz de otro color diferente. Por ejemplo, al ser iluminadas con luz verde, algunas de estas nanopartículas pueden emitir luzamarilla o roja.
La fluorescencia de estos materiales puede utilizarse para detectar contaminantes en el agua. Algunos metales interactúan con la superficie de las nanopartículas y disminuyen su intensidad luminosa; midiendo este cambio es posible estimar su concentración, abriendo oportunidades para el desarrollo de sensores ambientales más sostenibles y accesibles.
Recientemente reportamos en la revista Materials Letters la obtención de nanopartículas derivadas de Rosa canina capaces de detectar hierro ferroso (Fe²⁺) en concentraciones tan bajas como 15 partes por mil millones (15 ppb) [5]. Esta forma de hierro puede encontrarse en aguas subterráneas y pozos, por lo que su monitoreo resulta de interés para evaluar la calidad del agua [6]. Aunque esta cifra puede parecer difícil de imaginar, equivale a detectar el dulzor que aportarían ocho terrones de azúcar disueltos en una alberca olímpica.
Esta extraordinaria sensibilidad demuestra cómo la química verde puede contribuir al desarrollo de tecnologías capaces de monitorear contaminantes o elementos químicos presentes en cantidades extremadamente pequeñas, con aplicaciones potenciales en el cuidado del medio ambiente y la salud.
Cuando el té verde supera las expectativas
Sin embargo, mientras estudiábamos otros extractos naturales, encontramos resultados aún más sorprendentes utilizando té verde como materia prima para fabricar nanomateriales fluorescentes. Estos materiales presentan una característica poco común: al ser iluminados con luz azul emiten fluorescencia roja, algo que rara vez se observa en nanomateriales obtenidos a partir de biomasa.
Pero la sorpresa no termina ahí. Nuestros resultados preliminares indican que materiales obtenidos a partir de té verde pueden detectar hierro a concentraciones cercanas a 14 partes por billón (14 ppt), el equivalente a una sola gota dispersa en una alberca olímpica.
Estos resultados muestran que moléculas presentes en bebidas tradicionales pueden transformarse en herramientas para vigilar la calidad del agua. A veces, las tecnologías del futuro nacen de conocimientos que han acompañado a la humanidad durante siglos.
[1] Cabrera C., Artacho R., Giménez R. Beneficial effects of green tea—A review. Journal of the American College of Nutrition, 2006, 25, 79–99.
[2] Patel S. Rose hip as an underutilized functional food: Evidence-based review. Trends in Food Science & Technology, 2017, 63, 29–38.
[3] Yang C.S., Wang H. Cancer preventive activities of tea catechins. Molecules, 2016, 21, 1679.
[4] Roman I., Stănilă A., Stănilă S. Bioactive compounds and antioxidant activity of Rosa canina L. Biotechnol. Biotechnol. Equip., 2013, 27, 3917–3921.
[5] Cardoso-Avila P.E., et al. Rosa canina-derived fluorescent carbon dots synthesized at room temperature for Fe2+ sensing. Materials Letters 2026 421, 141030
[6] NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-127-SSA1-2021, Agua para uso y consumo humano. Límites permisibles de la calidad del agua.
El Dr. Pablo Cardoso es Licenciado en Física por la Universidad Autónoma de Zacatecas. Realizó estudios de posgrado en el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C. (CIO) del que obtuvo el grado de Doctor en Ciencias (Óptica), centrando su investigación en la síntesis, caracterización y aplicaciones de nanomateriales metálicos.
JRL
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