Balones de fútbol moleculares: los fulerenos

Escrito por Quimitube el 4 julio

En el año 1996, Robert F. Curl, Harold W. Kroto y Richard E. Smalley recibieron el Premio Nobel por su descubrimiento de los fulerenos, una forma alotrópica del carbono, que se sumaba a otras ya conocidas como carbono, diamante y grafeno (la alotropía es la propiedad que poseen ciertos elementos químicos de presentarse bajo estructuras químicas diferentes).

Los fulerenos son poliedros verdaderamente curiosos: forman una esfera cuyo interior está hueco. La molécula de fulereno más característica y conocida es la de C60, es decir, la que está formada por 60 átomos de carbono (también recibe el complicado nombre de «Buckminsterfulereno» o el más sencillo de «Buckyball«). Se trata de una estructura de elevada regularidad que presenta 32 caras, 20 de ellas con forma hexagonal y 12 con forma pentagonal, distribuidos de forma tal que ningún pentágono comparte un lado con otro pentágono, lo cual desestabilizaría la estructura.

A continuación tienes una representación de cómo es el C60:

Kit de modelo molecular del fulereno en Amazon: 150 piezas, aproximadamente 10 euros

¿A qué te recuerda? ¿No te apetece, acaso, darle una patada (literal)?

De hecho, tanto se parece a un balón de fútbol, que en un principio, en lugar de fulerenos, se les llamó «futbolenos», aunque finalmente prevaleció la primera nomenclatura, que tiene su origen en el arquitecto alemán R. Fuller, que diseñó unas cúpulas muy semejantes para la Exposición Universal de 1967 en Montreal.

No obstante, el buckminsterfulereno o C60 no es el único. Otros fulerenos comunes son el C20 (el más pequeño, que posee únicamente 12 pentágonos) o el C70 (con 12 pentágonos pero más hexágonos que el C60).

Ahora bien, se trata de unas estructuras tan curiosas e impresionantes que uno se puede preguntar: ¿Cómo se descubrieron? Bueno, en experimentos de espectrometría de masas (técnica que detecta las moléculas o fragmentos de éstas esencialmente en función de su masa molecular) se detectaron picos a la masa de 60 y 70 átomos de carbono exactamente (y otros superiores). Los investigadores esperaban encontrar, en efecto, nuevas formas alotrópicas del carbono, y parte de su experimento consistió en hacer incidir un rayo láser sobre la superficie de un fragmento de grafito en una atmósfera de helio, y la posterior condensación del carbono vaporizado produjo los fulerenos y otras estructuras cilíndricas (los nanotubos, que serán materia para otra entrada más adelante).

En la actualidad, la forma más habitual de producir fulerenos es mediante el paso de una corriente eléctrica muy intensa entre dos electrodos de grafito muy cercanos entre sí y en atmósfera inerte, lo cual produce un hollín rico en fulerenos.

(Si queréis profundizar en el modo en que se va «construyendo» el fulereno C60 os recomiendo la lectura de esta entrada: https://www.experientiadocet.com/2012/06/el-mecanismo-para-el-crecimiento-de.html)

Pero… ¿acaso estas formas del carbono tienen importancia más allá de la mera curiosidad de su estructura? ¿Sirven para algo? Pues sí, sirven… ¡y de qué manera!

El hecho de que estén huecos hace que se puedan «rellenar» con distintos átomos o compuestos que les confieren propiedades, es decir, esencialmente parece que los fulerenos funcionan, digamos, como cápsulas. Tiene aplicaciones en nanotecnología, resistencia térmica, superconductividad, medicina…

Si al fulerenos le enjaulamos lantano, obtenemos un superconductor. Si, por ejemplo, fijamos en su interior antibióticos específicos tal vez podamos atacar bacterias resistentes, o dirigir terapias de forma concreta a células cancerígenas, como el melanoma.

Todavía no se administran a nivel médico porque todas las sustancias que se han de aplicar a la salud humana tardan décadas en salir a la luz y son muy ensayadas, además de que existe cierta controversia con respecto a su toxicidad.

Mientras que un estudio de 2004 publicado en New Scientist sugiere que la administración de los fulerenos es perjudicial para los organismos, en un reciente estudio (abril de 2012, Baati T, et al., The prolongation of the lifespan of rats by repeated oral administration of [60]fullerene, Biomaterials) los investigadores han hallado algo sorprendente: la administración de C60 en aceite de oliva no sólo no fue perjudicial para las ratas en estudio (al menos no se halló) sino que su tiempo de vida… ¡¡se duplicó!! Las ratas a las que no se les administró C60 (ratas control) vivieron entre 22 y 26 meses, y las ratas a las que sí se les administró vivieron de media ¡42 meses! Los investigadores de este estudio piensan que es posible que los fulerenos atenúen el efecto del estrés oxidativo en el organismo, lo cual abre las puertas a la lucha contra el cáncer, contra el envejecimiento y contra las enfermedades neurodegenerativas, principalmente.

Por ello, aunque aún están bajo un intenso estudio, como ocurre con todos los nuevos materiales, parece ser que sus características las convierten en algo así como «las moléculas del futuro». Si las películas de ciencia ficción o los libros de Julio Verne hablaran, dirían «fulereno«.

Esta entrada participa en la XVI Edición del Carnaval de Química, que en esta ocasión se celebra en el blog «¡Jindetrés, sal! La ciencia que te atrapa»

Aquí tenéis la entrada de ceremonia de clausura y el enlace a todas las entradas participantes de la edición:

https://jindetres.blogspot.com.es/2012/07/ceremonia-de-clausura-de-la-xvi-edicion.html