Nanomembranas que imitan las membranas celulares de la naturaleza
Las células biológicas separan el entorno intracelular del extracelular, incluidas las especies cargadas (como los iones hidrógeno o protones) presentes en cada uno de ellos. También utilizan el gradiente electroquímico para impulsar los distintos flujos cuando se abren canales en la membrana. Este tipo de flujos de iones específicos de las células son importantes para la señalización celular. Los procesos de separación también son críticos para abordar numerosos desafíos industriales y ambientales. Un grupo de científicos inició el proyecto «Biomimetic ultrathin structures as a multipurpose platform for nanotechnology-based products» (MULTIPLAT), financiado por la Unión Europea, con el fin de aprovechar las habilidades de la naturaleza en este sentido. Una aplicación clave son las FC. Las celdas de combustible con membrana de intercambio de protones (PEMFC) también se llaman celdas de combustible con membrana de electrolito polimérico. Generan electricidad mediante la separación y el flujo de especies cargadas (electrones y protones), normalmente a partir de combustible hidrógeno. Los protones del combustible hidrógeno pasan de un electrodo al otro a través de una membrana electrolítica, mientras que los electrones pasan por un circuito externo, lo cual genera electricidad. La eficiencia de las PEMFC se ha visto limitada por numerosos factores, incluida la falta de organización en la membrana a nanoescala, lo cual reduce la selectividad y aumenta la resistencia al flujo. MULTIPLAT ha desarrollado plataformas de nanomembranas para obtener nuevos canales biomiméticos conductores de iones, funcionalizados de forma artificial, junto con una tecnología de fabricación innovadora. Los científicos han obtenido una patente sobre esta tecnología de fabricación, sencilla y eficiente. Los nanocanales organizados con el mejor rendimiento se fabricaron con nanotubos de dióxido de titanio (TiO2) aislados eléctricamente. Esto permitió obtener estructuras altamente organizadas en las nanomembranas con mayor conductividad (menor resistencia) que las actuales. Se prepararon varios prototipos de dispositivos con los cuales se demostró la mejora de los parámetros respecto a los dispositivos convencionales del mismo tipo. MULTIPLAT ha creado una plataforma de membrana multifuncional con canales iónicos biomiméticos funcionalizados artificialmente de alta conductividad y especificidad. Dicha tecnología es relevante para las FC y distintos dispositivos digitales de microfluidos como los que se utilizan para diagnóstico médico y procesamiento de la información. La comercialización de esta tecnología debería favorecer sobremanera la competitividad de la economía europea.
