Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/287/18
Ciudad de México, 13 de diciembre de 2018

• Estos desarrollos son a base de polielectrolitos, macromoléculas que tienen la capacidad de autoensamblarse en sistemas biológicos para quedar protegidos ante cambios en el medio ambiente como temperatura y pH.
• Por combinar teoría y práctica en su laboratorio, el doctor José Elías Pérez López. miembro de la Academia Mexicana de Ciencias, recibió la Medalla Fernando Alba en Física Experimental 2018 que otorga el Instituto de Física de la UNAM.

Imagen izq. Polielectrolitos autoensamblados en diferentes procesos de secado. Imagen der. Hidrofobicidad de una superficie polimérica. Ambas ilustraciones corresponden al trabajo de investigación que realiza el doctor José Elías Pérez López en el campo de las nanopartículas y biomoléculas.
Imagen: cortesía del Dr. José E. Pérez.
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La industria de los polímeros ha puesto en el mercado productos novedosos que destacan por ser más fáciles de manejar que los materiales a base de metal o cerámica. Sus aplicaciones van desde sensores de calor o luz, detectores de moléculas específicas, administración de fármacos, ingeniería de tejidos, etcétera. Pueden responder a pH, temperatura, fuerza iónica, campo eléctrico, magnético o luz, así como a estímulos químicos y biológicos.

José Elías Pérez López, especialista en nanopartículas y biomoléculas e investigador de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, ha experimentado con los polielectrolitos —que se caracterizan por tener en su estructura grupos iónicos que adquieren carga eléctrica en soluciones acuosas—, estas macromoléculas presentan características singulares como rigidez electroestática y una preferencia a autoensamblarse con polielectrolitos de signo contrario.

En el estudio experimental de este fenómeno de autoensamblaje, el doctor en físicoquímica de materiales macromoleculares observó por primera vez la estructura granular de los polielectrolitos absorbidos en una superficie, por medio de microscopía de fuerza atómica en celda líquida. En años recientes, ha demostrado, también, que estas estructuras pueden autoensamblarse con sistemas biológicos y protegerlos de los cambios del medio ambiente.

“Los polielectrolitos son cadenas de monómeros iónicos que tienen la propiedad de ser solubles en el agua, por lo que estos polímeros pueden ser de origen natural y sus propiedades físicas se asemejan a la de los sistemas biológicos, que también son solubles en agua. Tienen propiedades interesantes y siguen siendo sujeto de estudio. La modelización de cadenas poliméricas cargadas eléctricamente en el agua no es sencilla”, comentó.

Como parte de esto, Pérez López ha desarrollado nanosistemas para interactuar con los sistemas biológicos, así como nanocatalizadores, para acelerar procesos químicos. Destacó que los polielectrolitos tienen potenciales aplicaciones, como puede ser en la purificación del agua, por el hecho de ser solubles; para proteger sistemas biológicos contra ataques del medio externo como temperatura o acidez-basicidad de una solución acuosa.

Junto con su equipo de trabajo en el Laboratorio de Polímeros, un grupo multidisciplinario compuesto por ingenieros químicos, químicos, físicos y dentistas, actualmente el investigador trabaja en un sistema con propiedades hidrófobas, un material en el que el agua no se esparce en la superficie y está formado por polímeros sintéticos.

“No solo ponemos los polímeros sino también la estructura, con hoyos y picos a microescala en la superficie, para que el agua no se esparza en estas superficies”. Ya hemos realizado varios experimentos y hemos publicado algunos artículos en esta temática. Estamos haciendo modelos para tratar de entender su comportamiento termodinámico y cómo está funcionando la hidrofobicidad del material de superficies estructuradas”, indicó el especialista.

El integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC) experimenta y teoriza sobre el comportamiento de la materia, una forma de trabajo que le hizo merecedor de la Medalla Fernando Alba en Física Experimental 2018, reconocimiento que otorga el Instituto de Física de la Universidad Nacional Autónoma de México desde 2003.

“Fabricamos materiales, pero también nos preguntamos por qué funcionan. Los diseñamos desde el punto de vista químico y, después de haberlos fabricado, los vemos desde el punto de vista físico con el fin de observar la relación entre síntesis y sus propiedades”, comentó en entrevista para la AMC.

José Elías Pérez López realizó sus estudios de licenciatura en física y maestría en ingeniería química en la Universidad Autónoma Metropolitana-Unidad Iztapalapa de 1987 a 1991, el doctorado lo realizó en la Universidad Louis Pasteur, Francia, donde estudió la estructura interna de una partícula coloidal polimérica, así como su filmicación por medio de técnicas de fluorescencia. Por su tesis doctoral recibió la Mención Honorífica y Felicitaciones del jurado, el reconocimiento más alto otorgado a una tesis francesa.

Por el potencial que tienen estos materiales, el investigador ha colaborado con la industria asentada en San Luis Potosí; algunos de sus estudiantes egresados trabajan en empresas nacionales y gracias al Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) fue posible el desarrollo de un agente antimicrobial. Además, fue asesor de industrias Comex. “El PEI ha permitido que existan vínculos directos entre las empresas y los centros de investigación, la considero una iniciativa muy importante en la vinculación”, añadió.

Luz Olivia Badillo.