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El trabajo fue publicado en la revista Surfaces and Interfaces, una publicación científica internacional con revisión por pares y dedicada a la ciencia de superficies e interfaces.
El trabajo fue publicado en la revista Surfaces and Interfaces, una publicación científica internacional con revisión por pares y dedicada a la ciencia de superficies e interfaces.
Investigadores de la Universidad Nacional del Nordeste, CONICET y de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN), Facultad Regional Resistencia, estudiaron cómo se comportan cuatro polifenoles -la catequina, la leucofisetinidina y sus derivados monosulfitados- presentes en taninos de quebracho colorado al adsorberse en una zeolita ácida de tipo FAU, un material microporoso utilizado en diversos procesos industriales.
Mediante simulaciones computacionales, comprobaron que las cuatro moléculas logran alojarse en la superficie interna (supercavidad) de la zeolita FAU, demostrando que el tamaño molecular no impide su adsorción. También observaron que los polifenoles presentes en el tanino natural se unen con mayor intensidad (presentan mayor energía de adsorción) que los derivados monosulfitados que se generan durante el procesamiento industrial.
El artículo destaca que, si bien se conoce que las zeolitas funcionan como vehículos de compuestos fenólicos y como materiales para eliminarlos o recuperarlos, -lo que permite darles valor agregado y abre múltiples aplicaciones-, aún persiste una brecha en la comprensión teórica de los mecanismos moleculares que rigen estos sistemas, y esa brecha limita el diseño racional y la optimización de estos materiales para un fin específico.
El trabajo se titula "Exploración de las interacciones huésped-anfitrión que rigen la adsorción de catequina, leucofisetinidina y sus derivados monosulfitados en la zeolita ácida FAU". Fue publicado en la revista Surfaces and Interfaces, una publicación científica internacional con revisión por pares, editada por Elsevier y dedicada a la ciencia de superficies e interfaces.
Los autores son la Ing. Qca. Sofía Tenev Monicault, junto a los doctores Gonzalo David Romero Ojeda, Darío J. R. Duarte, Emilio Luis Angelina y la Dra. María Fernanda Zalazar, integrantes del Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades (LEMyP) del Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino (IQUIBA-NEA, UNNE-CONICET), de la FaCENA de la UNNE. También participa el doctor Andre Nicolai Petelski, del Centro de Investigación en Química e Ingeniería Teórica y Experimental (QUITEX) de la UTN Facultad Regional Resistencia.
Los autores indican que estos conocimientos teóricos son necesarios para diseñar de manera racional sistemas basados en zeolitas destinados a separar, recuperar y dar valor agregado a compuestos vegetales de fuentes naturales e industriales. También pueden servir para la remediación ambiental o para encapsular moléculas de origen biológico en sistemas de liberación controlada.
Los resultados indican que los compuestos en su forma natural, la catequina y la leucofisetinidina, establecen más puntos de unión (tanto interacciones primarias ácido-base como secundarias por efecto de confinamiento) con el material y de mayor intensidad que sus versiones modificadas con azufre. Por esa razón, los polifenoles naturales quedan más estabilizados dentro de la zeolita. En cambio, las versiones modificadas, que se generan durante el procesamiento industrial del extracto, forman uniones primarias y secundarias de menor intensidad. La energía asociada a la adsorción es, en consecuencia, más baja, lo que facilita su posterior desorción o liberación, una propiedad clave para procesos de separación selectiva.
Comprender mecanismos moleculares. El estudio combinó cálculos basados en la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) -a nivel M06-2X/6-31++G(d,p) -, una técnica de la química computacional que estima la energía del sistema y el comportamiento de las moléculas, con el análisis topológico de densidad electrónica, que permite cuantificar las interacciones entre el adsorbato y el material sólido.
El objetivo fue contribuir a comprender los mecanismos moleculares que gobiernan la adsorción de compuestos vegetales (polifenoles) a materiales con poros microscópicos (microporosos), y esclarecer la naturaleza y la intensidad de las interacciones no covalentes entre la molécula huésped y el material anfitrión.
La Dra. María Fernanda Zalazar; la Ing. Qca. Sofía Tenev Monicault, junto a los doctores Gonzalo David Romero Ojeda, Darío J. R. Duarte, Emilio Luis Angelina, integrantes del Laboratorio de Estructura Molecular y Propiedades (LEMyP) del Instituto de Química Básica y Aplicada del Nordeste Argentino (IQUIBA-NEA, CONICET-UNNE), de la FaCENA UNNE.
Zeolitas y compuestos vegetales. Los extractos vegetales ricos en polifenoles -como los derivados del tanino de quebracho colorado (Schinopsis lorentzii y Schinopsis balansae)- tienen un alto valor comercial e industrial. Las investigaciones recientes se orientaron a desarrollar técnicas de extracción, microextracción y encapsulación que emplean zeolitas y materiales a base de sílice para aislar esos compuestos de modo eficiente y sostenible.
Las zeolitas son materiales sólidos cristalinos microporosos. Resisten altas temperaturas (alta estabilidad térmica), poseen excelentes propiedades texturales de superficie y capacidad de intercambio iónico. Esas características permiten emplearlas para adsorber, estabilizar y liberar de manera controlada los compuestos vegetales.
Su uso en estas técnicas despertó interés creciente durante la última década. Frente a los métodos tradicionales, reducen el uso de disolventes y aportan mayor selectividad, aunque el proceso debe optimizarse para cada sustancia (adsorbato) y cada matriz. Además, tienen múltiples aplicaciones en procesos de separación, en catálisis, como sensores químicos, en la eliminación de contaminantes, la agricultura y la biomedicina, como en la administración de fármacos.
Tareas para el futuro. El equipo de investigadores dejó planteadas dos líneas de trabajo fundamentales para dar continuidad al estudio. Una de ellas es extender el enfoque computacional a otras zeolitas, con estructuras internas y propiedades ácidas distintas, para identificar cuál es el material anfitrión óptimo para cada polifenol específico.
La otra consiste en realizar estudios experimentales de adsorción en laboratorio, con compuestos modelo de polifenoles en zeolitas de diferente topología, para validar los hallazgos. En este sentido, el trabajo establece una base teórica sólida para orientar eldiseño y la interpretación de esos futuros experimentos.
