viernes, 31 de enero de 2014

Mucha "nanomúsica" en las hojas de las flores

Ya os decía hace poco que, a veces, no reconozco mi verbo fluído en algunos de los párrafos de las entradas de mi Blog. Es más, otras veces no me acuerdo ni de haber tratado ciertos temas. Y esto es lo que me ha pasado entre ayer y hoy cuando, organizando material para este post, me he dado cuenta de que, sobre el asunto del que quería escribir, ya os había ilustrado en unas breves líneas contenidas en una entrada del 28 de abril de 2008 (nada más y nada menos). Ello me va a privar de hacer una introducción como la que ya tenía en la cabeza, pero no de escribir la entrada pensada. Porque también de actualizaciones se vive en los Blogs y la que ahora voy a contar está recién salidita del horno de una revista de prestigio.

En otra entrada aún más antigua que la arriba mencionada (enero de 2008), hablábamos del llamado "efecto Loto" o "efecto flor de loto", referido al hecho de que las hojas de dicha flor tiene una superficie que presenta una gran repulsión por el agua (lo que en jerga técnica se conoce como superficies superhidrófobas). Ello resulta en que las gotas de agua que se depositan sobre las hojas adoptan una forma casi esférica (técnicamente ángulos de contacto superiores a 150º). Una ligera inclinación de la hoja hace que la gota ruede perfectamente por la superficie, arrastrando partículas que pueda haber sobre ella (polvo, por ejemplo) y ejecutando un "efecto autolimpiable". Una simulación de este comportamiento la podéis ver en este bonito y corto vídeo (solo dura medio minuto) colgado en YouTube, en el que se aprecia la estructura de la superficie sobre la que rueda la gota que, como voy a explicar, juga un papel fundamental en este comportamiento.

En la entrada de abril de 2008, sin embargo, os comentaba brevemente que una situación diferente se produce en los pétalos de rosa (que no hay que ser muy original para bautizar como "efecto pétalo de rosa"). La superficie de esos pétalos también es superhidrófoba y las gotas, como veis en la foto que ilustra este post, adoptan igualmente formas cuasiesféricas pero, en este caso, no ruedan cuando se les somete a inclinaciones. Es más, en determinados tamaños de gota, se puede voltear el pétalo y la gota de agua sigue tan pichi, anclada al pétalo.

En los últimos años, se han publicado bastantes artículos que, inspirados en ese comportamiento que se da en la Madre Naturaleza, han tratado de reproducirlo en el laboratorio, empleando como soporte superficies de materiales convencionales como metales o plásticos. El truco está en conferir a esas superficies, de forma deliberada, una rugosidad en forma de estructuras tipo cono o tronco parabólico, cuya altura sobre la superficie del material es de unos pocos nanometros. Estas estructuras así creadas pasan desapercibidas al ojo humano y, como en el caso de la flor de loto y en los pétalos, son solo visibles mediante el empleo de las más sofisticadas técnicas de microscopía de las que disponemos ahora. Se trata de un ejemplo más de cómo dichas técnicas nos están enseñando cosas a niveles de lo pequeño que no habíamos visto antes y que han cristalizado en nuevos conocimientos en los que se sustentan nuevas aplicaciones hasta ahora impensables.

En muchos de los artículos a los que hago mención en el párrafo anterior, se han conseguido sorprendentes resultados que imitan a la Naturaleza en los comportamientos descritos. Resultados que han servido, además, para generar otros, de corte más académico, en los que se proponen modelos y teorías que explican tan dispares comportamientos de dos superficies que comparten un muy parecido carácter superhidrófobo (modelos en los que no entraré para no aburrir). Pero la mayoría de los productos obtenidos en esos trabajos lo han sido a pequeña escala, con limitadas posibilidades de llevarlos a un nivel que pueda resultar interesante para su comercialización.

Eso parece cambiar en un trabajo que acaba de publicar una conocida revista sobre temas de superficies [Langmuir 2014, 30 (1), pp 325–331], en el que cuatro investigadores de Singapur, con nombres que a uno le hacen parecer tartamudo, nos anuncian que han conseguido imitar el efecto pétalo de rosa en láminas de un polímero convencional, el policarbonato, ampliamente empleado en fabricar CDs y DVDs, cascos para motoristas y, antes del lío del Bisfenol A, hasta biberones irrompibles. Y lo que es más importante, mediante un método conocido como nanolitografía, que permite producir estos materiales de forma continua como quien produce hojas de periódico.

Me voy a atrever a colgar un vídeo donde se demuestra lo que ocurre con una gota de agua depositada sobre esas superficies. Pero no estoy seguro de que todo el mundo lo pueda ver, ya que pende de la web de una revista científica en principio de pago.


Si llego (y no me aburro del Blog), ya os haré una nueva actualización allá por el 2020.

Leer mas...

lunes, 27 de enero de 2014

El entomólogo que comía DDT

Tengo que manifestar mi debilidad por los perdedores. Quizás sea simplemente por llevar la contraria a la mayoría (como me acusa uno de mis mejores amigos), quizás porque me voy haciendo mayor y, cuando eso pasa, uno se da cuenta de no haber alcanzado casi ninguno de los objetivos propuestos sobre lo que hubiera querido ser o hacer e, irremediablemente, se convierte en uno más del batallón de perdedores y, por tanto, solidario con todos los perdedores que en el mundo han sido. Por una u otra razón, el caso es que acabo siempre coleccionando historias de gentes que estando al mismo nivel, o quizás superior, que otras a las que se considera triunfadores natos, acabarán, si nada lo remedia, literalmente olvidados incluso para esa especie de testigo mudo que todo lo guarda y que llamamos internet.

En 1962, Rachel Carson publicó su libro Silent Spring, del que ya he hablado aquí varias veces. En muchos sitios, ese libro se considera como el núcleo sobre el que germinaron los incipientes movimientos ecologistas americanos y algunos apuntan, además, que fue la causa del nacimiento posterior de la Environmental Protection Agency (EPA) americana. En humilde opinión del Búho, habría que apuntar también en su "haber" el ser el origen de la extendida Quimiofobia que ahora nos invade pero, dado que tengo muchos números para ser etiquetado como perdedor, no debiérais hacer mucho caso a opiniones políticamente incorrectas del que suscribe.

Cuando el libro se publicó, J. Gordon Edwards estaba encantado, según el mismo describe en una conferencia que dio en 1992. A fin de cuentas pertenecía a varias organizaciones de defensa del medio ambiente, tenía poco respeto al mundo de la empresa y los negocios y había escrito artículos de corte ecologista. En ese año y los dos anteriores había estado haciendo trabajo de campo, como entomólogo, en una estación de la Universidad de Wyoming y había trabajado como Coordinador biológico del Servicio de Parques Nacionales en el Glacier National Park, parque nacional en el que finalmente murió. Pero cuando se fue metiendo en la lectura del libro de la Carson, se dio cuenta de que (y reproduzco sus palabras) "mucho de lo que en él se contaba era falso, aunque yo estaba dispuesto a no tenérselo muy en cuenta dado que provenía de una colega". Pero cuando llegó a la mitad, se dió cuenta de que "Carson estaba tergiversando los hechos y escribiendo ciertas frases de forma y manera que implicaban ciertas cosas sin realmente decirlas".

El libro, como todo el mundo sabe, tenía como núcleo central un agresivo ataque contra los plaguicidas y, particularmente, contra el DDT, siglas del Dicloro Difenil Tricloroetano, una molécula descubierta en 1874 por el químico alemán Othmar Zeidler pero que solo sesenta y cinco años después y en Suiza, Paul Muller repitió su síntesis y descubrió su uso como potente agente contra insectos diversos. Muller se llevó el Premio Nobel de Química en 1948 por ese descubrimiento.

Edwards entró en contacto con el DDT durante su estancia en Italia en la Segunda Guerra Mundial, cuando recibió la orden de aplicar DDT en polvo a todos los soldados de su compañía, en un intento de frenar una plaga de piojos que estaba infestando al ejército americano y que había propagado durante la guerra una epidemia de tifus que se estima mató a tres millones de personas en los años anteriores y posteriores a la guerra. El tratamiento se repitió entre Edwards y sus colegas durante dos semanas y se controló el problema. Tras la guerra, y dice él que influido por el incidente, Edwards obtuvo su doctorado en Entomología en la Ohio State University y, tras varios avatares académicos, acabó como profesor en la San Jose State University, de la que se jubiló tras treinta años impartiendo Entomología Médica.

Hasta su muerte en el año 2004, Edwards fue un activo detractor del libro de la Carson y, sobre todo, de la más importante de sus consecuencias, la prohibición en 1972 por parte de la EPA del empleo del DDT, una decisión que fue seguida posteriormente por muchos países y que hoy se mantiene. En un trabajo publicado meses después de su muerte, titulado "DDT: Un caso a estudio sobre el Fraude Científico"; Edwards hace un repaso de los argumentos que condujeron a la prohibición del DDT, poniéndolos literalmente en solfa. Y arremete con virulencia contra el Administrador de la EPA, William Ruckelshaus, que, en el documento de 40 páginas en el que fundamentaba dicha prohibición, "omitía la mayor parte de datos científicos aportados durante la vista previa de siete meses de duración y 9300 páginas, confundía los nombres de la mayor parte de los productos químicos a los que hacía referencia, como cuando proponía a los agricultores usar organofosfatos como el Carbaryl (cuando el Carbaryl no es un organofosfato). O recomendaba Parathion como alternativa, mucho más letal que el DDT". El mismo Ruckelshaus, en una carta al presidente de la asociación de granjeros americana, reconoció años después que la decisión de prohibir el DDT fue una decisión política.

Hoy en día, casi nadie discute que el DDT es la mejor arma para combatir la malaria que ha tenido la humanidad, aunque su empleo en los años en los que se fabricó fue desmesurado (ciertamente hay fotos de propaganda de su uso que dan miedo). Algunos siguen propugnando los mismos males que Carson denunció en su libro,  mientras otros aducen que las consecuencias se exageraron y que un uso razonable del DDT hubiera salvado a millones de personas de los países más pobres de azotes como la malaria, la fiebre amarilla, el tifus, el dengue u otros similares.

En cualquier caso, la decisión no tuvo ni tiene vuelta de hoja. La EPA, en una de las páginas de su web (DDT - A brief History and Status), sigue hablando de su carácter bioacumulativo en los tejidos grasos, de la génesis de insectos resistentes y de su carácter de "probable cancerígeno" basado en estudios con animales. Esta última es una definición muy suave para ese carácter y no parece corresponderse con el hecho de que la aplicación masiva durante treinta años haya incrementado posteriormente, de forma significativa, el cáncer de hígado, que es el que se detecta en los estudios con animales. La página reconoce que en 2006 la Organización Mundial de la Salud declaró su apoyo al uso controlado del DDT, en los términos descritos en la llamada Convención de Estocolmo, como forma efectiva de acabar con la malaria y si los gobiernos nacionales toman la correspondiente decisión.

No creo que Edwards se hubiera contentado con esa decisión, porque estaba convencido de que, por ejemplo, el DDT no era cancerígeno. Tanto es así que existen testimonios gráficos de que, en varias de sus charlas, se tomaba una cucharada de DDT ante sus oyentes (en internet podéis ver la noticia en el magazine Esquire a poco que enredéis en Google). No parece que le afectara mucho a su hígado. A sus 84 años, el profesor Edwards murió de un ataque al corazón mientras subía a la Divide Mountain en el ya mencionado Glacier National Park, un parque nacional en el que era el héroe local.

Leer mas...

sábado, 18 de enero de 2014

Fosfano (Fosfina) y misterios

En los últimos dos meses de 2013, dos referentes en el mundo de la divulgación científica en castellano, los amigos César Tomé y Francis R. Villatoro, han publicado hasta tres entradas en sus respectivos Blogs, alojados en la plataforma Naukas, sobre la llamada Combustión Humana Espontánea (CHE). En todos los casos, tras leerlas, estuve tentado de publicar esta entrada que ahora os ofrezco, aunque las notas preliminares se habían quedado vagando en mi mesa por esas intangibles razones que, a veces, no dejan nacer un post. Hasta esta semana, cuando se ha conocido la noticia de que los forenses achacan el desgraciado accidente que ha costado la vida a tres personas de una familia de Alcalá de Guadaira, a la acción de una sustancia química conocida como fosfano o fosfina (el primero es el nombre ahora recomendado, el segundo es el que se ha usado tradicionalmente). Y es que la conexión de esta entrada con las dos de Francis y la de César tiene que ver con el fosfano y la CHE. El fosfano es un gas que se genera cuando ciertas sales o fosfuros entran en contacto con agua. Ese proceso se usa para luchar contra ciertas plagas en almacenes y silos de cereal y parece estar en el origen del fatal accidente sevillano.

La combustión espontánea humana (CHE) es un término que se usa para describir la incineración de personas vivas sin una fuente externa aparente que haya provocado el fuego. Hay documentados decenas de casos de este misterioso proceso desde el siglo XVII e, incluso, ha sido recogido en ciertas novelas como en la titulada Casa Desolada, de Charles Dickens (1853). En todos esos casos, el cuerpo incinerado aparece fundamentalmente consumido en la zona central del cuerpo o torso, pero las partes finales de las extremidades y la cabeza parecen menos afectadas. Otro elemento común es que el fuego no se propaga generalmente a los elementos circundantes de la habitación en la que se da el accidente.

Hay algunas fotos bastante macabras en la red que os evitaré, tanto porque sois espíritus muy sensibles como porque, además, mi comadrona me lo ha pedido expresamente. La comunidad científica ha sido y es bastante escéptica sobre la espontaneidad de la CHE, al entender que alguna fuente debe existir para la ignición inicial. Francis explica en sus posts las últimas investigaciones relacionadas con el tema a la hora de resolver, igualmente, otro relativo misterio, cual es el del posible combustible que mantenga el proceso porque, como os he dicho ya varias veces y al igual que el Arzobispo de Canterbury, todos nosotros somos un 75% agua y no parece que el agua arda muy bien. En esa literatura científica parece abogarse por términos alternativos como Combustión sostenida por la grasa humana, que indicaría que es la grasa subcutánea, fundamentalmente existente en el torso, la que realmente arde, aunque para empezar el incendio se necesitaría algo como una chispa o un cigarrillo encendido.

Mi iniciación en este misterioso asunto (y la razón por la que se me ocurrió una entrada al leer las de mis colegas) se produjo con la lectura, hace ya años, del libro de mi admirado John Emsley titulado "The 13th Element. The Sordid Tale of Murder, Fire and Phosphorus", publicado en el año 2000 y cuyo último capítulo se titula específicamente "Spontaneus human combustion and other horrors". También Emsley se manifiesta escéptico sobre el carácter espontáneo del fenómeno, así como sobre algunas teorías existentes al respecto del mismo, como la que propugna que los más susceptibles en convertirse en teas humanas por este procedimiento sean los gordos alcohólicos. Pero introduce una nueva posible hipótesis del misterio, sobre la base de un artículo publicado en 1993 en la prestigiosa revista Angewandte Chemie, International Edition in English que, por tanto, era relativamente reciente para el tiempo en el que el libro se escribió. En ese artículo, dos autores alemanes, G. Gassmann y D. Glindemann, daban a conocer la posibilidad de detectar fosfano, en cantidades en torno a las decenas o cientos de nanogramos por kilo, en los intestinos de vacas y cerdos, atribuyendo su formación a la acción de microorganismos similares a los que generan metano y otros gases constitutivos de las incómodas ventosidades de los mamíferos. Sobre tan escatológico tema podéis encontrar aquí una ya muy antigua entrada (la número 100) de mi Blog.

Los autores se plantearon, posteriormente, si esa producción de fosfano puede darse también en el cuerpo humano, lo cual parece lógico ya que la fuente del fosfano son los fosfatos y nosotros consumimos muchos alimentos que contienen el anión fosfato. Cuando analizaron heces humanas e incluso las fermentaron en un medio anaerobio (sin aire) no solo encontraron fosfano en cantidades del orden de cien nanogramos por kilo, sino también su dímero o difosfano. En su trabajo, los autores no identificaron al microorganismo causante de esa transformación química que, en principio, está prohibida por las reglas de la Termodinámica cuando intentamos realizarla en un matraz sin el concurso de los bichitos, pero su descubrimiento permite a Emsley divagar, en ese capítulo final de su libro, sobre la posible incidencia del fosfano y el difosfano, producidos en condiciones anaerobias, en dos tradicionales "misterios" que han dado mucho juego a la fantasía popular: los fuegos fatuos y la Combustión Humana Espontánea.

En las condiciones de las marismas (que pueden ser anaerobias), donde también se produce metano con facilidad y donde, igualmente, podrían generarse fosfano y difosfano, este último, sumamente inflamable en contacto con oxígeno, podría ser la fuente primigenia de ignición, dando  lugar a esos fuegos que parecen surgir de las aguas pantanosas. Y en el intestino de una persona, las cantidades de hidrógeno y metano existentes, podría echarse a arder cuando, acompañadas de pequeñas concentraciones de fosfano y difosfano, llegaran al ano en forma de ventosidad y los compuestos de fósforo entraran en contacto, al salir al exterior, con el oxígeno del aire.

Como dice Emsley, "al menos en teoría".


Nota: Esta entrada participa en la XXXI Edición del Carnaval de Química, cuyo blog anfitrión es ::ZTFNews

Leer mas...

Datos personales

Boredom is the highest mental state, según Einstein. Pero, a veces, aburrirse cansa. Y por eso ando en esto, persiguiendo quimiofóbicos.