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El boro, un elemento exótico. Su aplicación en medio ambiente, energía y salud

boro

Dra. Mª Rosario Núñez

 

En el año 1910 se preparan los primeros hidruros de boro. Se descubre, entonces, que estos compuestos desprenden una gran cantidad de calor al arder y se piensa que podrían ser utilizados como combustible si se preparan en gran cantidad. Es en el año 1946, finalizada la II Guerra Mundial, cuando se crea un Proyecto para esta finalidad: prepararlos en cantidades comerciales para utilizarlos como combustibles para cohetes.

Se invierte entonces una gran cantidad de dinero, y se desarrolla ampliamente su química. A lo largo de todos estos años se ha desarrollado una amplia familia de hidruros de boro o boranos y carboranos. Todos ellos presentan unas propiedades especiales y además pueden combinarse con un gran número de moléculas orgánicas o grupos inorgánicos lo que proporciona un elevado número de derivados para diversas aplicaciones.

Mas tarde, en 1965 se prepararon además los primeros metalaboranos y metalacarboranos con diversos metales. Nuestro grupo de investigación, lleva trabajando con compuestos de boro desde hace unos 20 años, lo cual conlleva una amplia experiencia adquirida en este campo y la preparación de una gran cantidad de derivados nuevos que se han sintetizado, teniendo siempre un objetivo claro: su aplicación. Debido a la versatilidad de estos compuestos para ser combinados con otras muchas moléculas pueden ser utilizados en muy diversas aplicaciones. En nuestro laboratorio se han preparado y se están preparando materiales derivados de compuestos de boro para su utilización como: 1) extractantes de radionucleidos en procesos de tratamiento de aguas residuales de centrales nucleares, 2) para preparar membranas que entre otras aplicaciones se pueden utilizar en la desalinización de agua, 3) compuestos que se utilizan como precursores catalíticos en diversas reacciones y 4) compuestos de boro que pueden ser utilizados como anticancerígenos para la técnica BNCT y cmo agentes de contraste en radiodiagnosis y radioterapia. 1) En el tema relacionado con extracción de radionucleidos, se preparan complejos tipo sandwich que están formados por dos clústeres de carborano que incorporan en el centro un átomo de cobalto y que pueden ser funcionalizados a través de los átomos de boro o carbono, modificando así sus propiedades. Los extractantes se encuentran formando parte de una membrana líquida que se encuentra entre dos fases, la fase acuosa donde están los radionucleidos y la fase orgánica.
La compuesto de boro son capaces de extraer de forma selectiva algunos de los radionucleidos de la fase acuosa y pasarlos a la fase orgánica. Nuestro grupo colabora con ENRESA y el CEA y los compuestos de este tipo se han probado en la extracción de Cs, Sr y Eu en la central Nuclear de Cadarach, en Francia y el CIEMAT de Madrid. 2) En nuestro laboratorio se está trabajando en la preparación de membranas secuestrantes de cationes. Estas membranas están formadas por un polímero conductor, el polipirrol, que contiene un anión dopante, en este caso un cobaltacarborano. Este tipo de membranas tiene la propiedad de captar o eliminar los cationes en un simple proceso de oxidación-reducción. Lo que parece afectar a las propiedades de este polímero es el tipo de anión dopado, y parece ser que cuanto más voluminoso mejores características de la membrana, por eso se pensó en introducir el cobaltabisdicarballuro que le ha conferido extraordinarias propiedades a las membranas. 3) Nuestro grupo hace varios años que trabaja en el campo de la catálisis, buscando y preparando catalizadores efectivos en distintas reacciones de catálisis homogénea. Estos catalizadores son complejos metálicos, en los cuales los clústeres de boro se enlazan a metales de transición como el Rh y Ru, dando lugar a los rodacarboranos y rutenacarboranos, respectivamente.
 
 
 
 
Algunos de estos compuestos se han utilizado en reacciones como hidrogenación, ciclopropanación, polimerización y adición Kharasch. La mayoría han presentado una alta actividad y selectividad, como es el ejemplo de la hidrogenación de la metaciclina a doxiciclina, la cual se obtuvo en un 99% de conversión. Actualmente estamos trabajando en la heterogenización de los catalizadores. El objetivo es insertar los metalacarboranos en la periferia de un dendrímero, de manera que los centros catalíticos estén perfectamente localizados. Se espera que mantengan además las ventajas de la catálisis homogénea, y que por su tamaño nanoscópico puedan ser fácilmente separados de la mezcla de reacción por métodos de nanofiltración. 4) Una de las líneas de investigación más relevantes en la actualidad, es la técnica de BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) que se basa en la capacidad que tiene el 10B para captar neutrones liberando Li y particulas a. Esta técnica consiste en introducir en los tejidos una sustancia rica en 10B y funcionalizada de manera que pueda unirse a este tejido sin contaminar las células no dañadas, entonces se irradia el área con un haz de neutrones. Se destruirán las células tumorosas mientras que las sanas quedarán intactas. Se están desarrollando una gran cantidad de nuevos compuestos funcionalizados, que cumpla requisitos como: baja citotoxicidad, alto contenido en 10B y alta absorción. Finalmente, estamos trabajando en la preparación de derivados de boro que contengan halógenos, tales como los átomos de yodo en su estructura, y que puedan ser utilizados para radiodiagnóstico, y como agentes de contrastes en rayos-X.
 
 
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