NANOMATERIALES POROSOS DE CARBÓN OBTENIDOS DE SEMILLAS DE TAMARINDUS INDICA: SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN, Y ESTUDIOS DE ADSORCIÓN PARA RECEPTORES ANTAGONISTAS DE ANGIOTENSINA II
Lemus Hernández, Sheily A1.; Mendoza Gutiérrez, Andrea N.¹; Aguilera Velásquez, Jorge L.¹; Mejía Martínez, Dámaris I.¹; Rodríguez Rivas, Fredy A2.; Aguilar Armijo, David3; Domínguez-Robles, Juan4; Ponce-Rodríguez, Henry D.¹*
¹ Grupo de Investigación Análisis Químico, Departamento de Control Químico, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, UNAH, Tegucigalpa, Honduras
² Grupo de Investigación Química Molecular, Departamento de Química, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, UNAH, Tegucigalpa, Honduras
³ Departamento de Materia Condensada, Facultad de Ciencias, UNAH, Tegucigalpa, Honduras
⁴ Grupo de Investigación Caracterización y Optimización Estadística de Medicamentos, Departamento de Farmacia y Tecnología Farmacéutica, Facultad de Farmacia, Universidad de Sevilla, Sevilla, España
Autor correspondiente: henry.ponce@unah.edu.hn
INTRODUCCIÓN
Recientemente, la química verde ha impulsado la obtención de adsorbentes naturales, considerados "verdes" por su renovabilidad, biodegradabilidad, facilidad de acceso y respeto al medioambiente [1]. Uno de los materiales adsorbentes más prometedores son los nanomateriales de carbono porosos (PCNMs), que presentan diferentes estructuras de poros y se dividen en tres categorías: microporosos (menos de 2 nm), mesoporosos (2-50 nm) y macroporosos (más de 50 nm) [2].
El tamarindo (Tamarindus indica L.) es un árbol dicotiledóneo con un importante valor comercial, ya que tiene aplicaciones en las industrias alimentaria, farmacéutica, de biocombustibles, del tratamiento de agua y textil [3]. La extracción en fase sólida con punta de pipeta (PT-SPE) es una nueva técnica de microextracción miniaturizada, relacionada con la SPE tradicional, que facilita la automatización utilizando herramientas disponibles en muchos laboratorios [4]. En este estudio, se utilizó la semilla de Tamarindus indica como materia prima para la síntesis de nanomateriales de carbono poroso. El nanomaterial sintetizado se caracterizó mediante varias técnicas analíticas y posteriormente se empleó la técnica de microextracción PT-SPE para la extracción de irbesartán y losartán en soluciones acuosas.
METODOLOGÍA
El procedimiento de síntesis a partir de semillas de tamarindo implicó el lavado y secado de las semillas a temperatura ambiente. Posteriormente, las semillas fueron trituradas, primero en un molino de bolas y luego en un molino con cuchillas de acero para reducir el tamaño de partícula debido a su dureza. La Figura 1 muestra un esquema del procedimiento de síntesis de los PCNMs.
Figura 1. Procedimiento de síntesis de los PCNMs.
RESULTADOS
El material sintetizado a partir de semillas de tamarindo presentó un área superficial alta de 881.4 m² g⁻¹, atribuida a su carácter microporoso, lo cual se confirma por el pequeño tamaño de poro de 2.13 nm. Los estudios iniciales de adsorción se llevaron a cabo bajo condiciones simples con soluciones acuosas individuales de los compuestos (0.1 mg mL⁻¹) a pH neutro y 1 mg de sorbente en la PT-SPE. Sin embargo, en estas condiciones, la retención de los analitos fue nula.
Se evaluó la cantidad de sorbente utilizando 1 mg, 5 mg y 15 mg de PCNMs. Los resultados mostraron valores de adsorción inferiores al 10% en todas las condiciones, con el valor más alto obtenido al usar mayor cantidad de sorbente, debido a la mayor superficie de contacto disponible para la retención del analito. Para optimizar la interacción entre analitos y sorbente, se modificó el pH de la solución acuosa mediante la adición de HCl concentrado hasta un valor de 3, dado que los valores de pKa de los compuestos están entre 4 y 5.
Se repitieron los experimentos de extracción con las mismas cantidades de sorbente previamente evaluadas. Los valores de adsorción más altos fueron 16.4% para irbesartán y 41.8% para losartán, en ambos casos con 15 mg de PCNMs. Las medidas de absorbancia se realizaron a 220 nm utilizando agua acidificada como blanco.
Antes de aumentar la cantidad de sorbente, se evaluó el efecto de la fuerza iónica mediante la adición de cloruro de sodio (NaCl) en porcentajes de 0 a 10%. La solvatación de las moléculas de la solución acuosa por los iones NaCl mejoró la disponibilidad de los analitos para la extracción con PCNMs. Utilizando 15 mg de sorbente, la eficiencia de extracción aumentó a 86% para losartán y 81% para irbesartán cuando se utilizó NaCl al 10%.
Finalmente, se evaluó el efecto de la cantidad de sorbente utilizando 25 mg y 50 mg, repitiendo los experimentos con las variables optimizadas previamente. Se logró una adsorción cercana al 100% para losartán con ambas cantidades, mientras que para irbesartán se obtuvo un 88% con 25 mg y un 100% con 50 mg de PCNMs. Se decidió utilizar 50 mg para asegurar la extracción completa de ambos compuestos.
La Tabla 1 resume las variables y valores optimizados del procedimiento PT-SPE utilizando el material sorbente sintetizado a partir de T. indica.
Variables | Valores óptimos | Porcentaje de adsorción (%) |
Cantidad de PCNMs | 50 mg | Irbesartan: 100.00 ±1.2, Losartan: 99.73 ±1.5 |
Acidificación de pH | pH 3.0 | - |
Efecto Salting-out | 10% NaCl | - |
Tabla 1. Optimización de la adsorción
CONCLUSIÓN
El estudio demostró la síntesis de nanomateriales de carbono porosos a partir de semillas de tamarindo. El material resultante presentó una estructura micro/mesoporosa de baja cristalinidad, un tamaño de poro reducido y un área superficial alta. Mediante la aplicación de una técnica de microextracción basada en la química verde, el material poroso se utilizó como sorbente para la adsorción de irbesartán y losartán en soluciones acuosas. El uso de estos residuos de biomasa representa una fuente valiosa para la síntesis de adsorbentes ecológicos, con potencial aplicación en nuevas técnicas de tratamiento de muestras.
REFERENCIAS
1. Jagirani MS, Soylak M. Green sorbents for the solid phase extraction of trace species. Curr Green Chem. 2024; 47:100899.
2. Wang Y, Chen J, Ihara H, Guan M, Qiu H. Preparation of porous carbon nanomaterials and their application in sample preparation: A review. TrAC Trends Anal Chem. 2021; 143:116421.
3. Nagar CK, Dash SK, Rayaguru K. Tamarind seed: Composition, applications, and value addition: A comprehensive review. JFPP. 2022; 46:16872.
4. Badawy AMEI, El-Nouby MAM, Kimani PK, Lim LW, Rabea EI. A review of the modern principles and applications of solid-phase extraction techniques in chromatographic analysis. Anal Sci. 2022; 38:1457–1487.
Cómo citar este trabajo (Vancouver):
Lemus Hernández SA, Mendoza Gutiérrez AN, Aguilera Velásquez JL, Mejía Martínez DI, Rodríguez Rivas FA, Aguilar Armijo D, et al. NANOMATERIALES POROSOS DE CARBÓN OBTENIDOS DE SEMILLAS DE TAMARINDUS INDICA: SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN, Y ESTUDIOS DE ADSORCIÓN PARA RECEPTORES ANTAGONISTAS DE ANGIOTENSINA II [resumen]. En: Vispo NS, editor. Memorias del Congreso de Investigación y Posgrado UNAH 2024: Libro de resúmenes. Madrid/Tegucigalpa: Clinical Biotec S.L.; Universidad Nacional Autónoma de Honduras; 2024. doi: 10.70099/cb/unah/2024.mem
ISBN del libro: 978-84-09-76685-7