Un laboratorio de Río Cuarto metió un trabajo en la tapa de la revista de química más influyente del mundo

Un grupo de científicos de la Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC) logró que su investigación ocupe la portada de The Journal of Physical Chemistry B, una de las publicaciones más prestigiosas del ámbito de la química física y la biofísica, editada por la American Chemical Society (ACS). El trabajo estudia las propiedades de un solvente natural formado por alcanfor y mentol.

"Que un estudio realizado con el espectrómetro de resonancia magnética nuclear de la Universidad Nacional de Río Cuarto y simulaciones computacionales compita en esa primera línea mundial muestra la calidad de la ciencia que se hace en el interior argentino", sostuvo el químico Darío Falcone.

Qué es la ACS y por qué importa publicar ahí

La American Chemical Society es la sociedad científica más prestigiosa del mundo en el campo de la química. Publicar en su revista implica atravesar una evaluación de pares internacionales, un filtro de alto nivel que además cobra valor en los procesos de evaluación científica de los investigadores.

El artículo se titula, en su traducción, "Las redes persistentes de enlaces de hidrógeno del mentol determinan la estructura y la hidratación de un solvente eutéctico profundo natural hidrófobo: perspectivas a partir de RMN y simulaciones de dinámica molecular del sistema alcanfor-mentol".

Quiénes firman el trabajo

El doctor en Química Rubén Darío Falcone dirige la línea de investigación y es el autor de correspondencia de la publicación. El equipo lo completan los doctores Alejandra González Herrera, Mariano Correa y Fernando Moyano, todos del Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud (IDAS), dependiente de CONICET y la UNRC. A ellos se suma André Petelski, investigador adjunto del CONICET en la Facultad Regional Resistencia de la Universidad Tecnológica Nacional.

"Es un doble logro. Primero, que la ACS, que es la principal sociedad química del mundo, acepte el trabajo implica superar la evaluación de pares internacionales. Segundo, y más excepcional: las tapas no se asignan al azar; la revista destaca en su portada trabajos que considera sobresalientes del volumen", expresó Falcone.

El investigador también puso el foco en el contexto: "Que un estudio realizado con el espectrómetro de resonancia magnética nuclear de la UNRC y simulaciones compita en esa primera línea mundial muestra la calidad de la ciencia que se hace en el interior argentino, a pesar de la fuerte desfinanciación que sufre hoy la ciencia". Y agregó: "La figura representativa del sistema alcanfor:mentol:agua será vista por químicos de todo el mundo, dando visibilidad a una temática 'verde' en plena expansión".

Qué aporta el estudio

Por primera vez se mide de manera directa la estructura líquida, la movilidad molecular y la respuesta al agua de la mezcla eutéctica de alcanfor y mentol. Hasta ahora, la literatura solo suponía que esa mezcla se estabilizaba mediante puentes de hidrógeno entre el grupo hidroxilo del mentol y el carbonilo del alcanfor: nadie había caracterizado esa jerarquía de interacciones a escala molecular.

Se trata de un NADES hidrofóbico (sigla en inglés de solvente eutéctico natural) compuesto por dos monoterpenoides, alcanfor y mentol, ambos sólidos a temperatura ambiente que, en proporción equimolar, forman un líquido eutéctico. Son moléculas naturales, biodegradables, de baja toxicidad y de bajo costo.

El hallazgo central es una jerarquía de interacciones clara y cuantificada: mentol–mentol > mentol–alcanfor > mentol–agua. Es decir, la red dominante no es la que se suponía, sino la autoasociación del mentol. El agua, en tanto, no integra esa red: queda segregada en pequeños grupos poco enlazados hasta separarse en fases, sin destruir la estructura del solvente.

Dos técnicas que se confirman entre sí

El equipo combinó espectroscopia de Resonancia Magnética Nuclear de protón con simulaciones de dinámica molecular. La RMN es experimental: observa cómo resuenan los protones y, si el pico del OH del mentol mantiene su "doblete", indica que los protones intercambian lentamente y que existen entornos locales estables y persistentes. Las simulaciones, en cambio, son computacionales: mueven átomos según leyes físicas durante 100 nanosegundos y permiten contar cuántos puentes de hidrógeno de cada tipo existen y dónde se ubican las moléculas de agua.

Cuando ambas técnicas coinciden, la conclusión gana solidez. El objetivo del trabajo fue elucidar la estructura supramolecular del NADES alcanfor:mentol (1:1) y entender qué hace el agua al agregarse: cómo perturba la red de puentes de hidrógeno, dónde se acomoda y cuándo provoca la separación de fases.

Las comprobaciones, todas con doble respaldo experimental y computacional, mostraron que la red está dominada por interacciones mentol–mentol; que el agua rompe progresivamente esos puentes pero no los sustituye por puentes mentol–agua; que las moléculas de agua tienden a autoasociarse en pequeños grupos en lugar de distribuirse homogéneamente; y que, aun con agua en exceso, cuando el sistema se vuelve turbio y bifásico, las señales del NADES persisten y los dominios ricos en solvente conservan su integridad estructural.

Por qué importa la ciencia básica

El aporte es una imagen molecular unificada de los NADES hidrofóbicos, algo que la propia literatura señalaba como un cuello de botella: sin comprensión atomística no es posible desarrollar modelos predictivos ni diseñar formulaciones a demanda, por ejemplo para ajustar la solubilidad de fármacos hidrofóbicos o la tolerancia al agua de un solvente.

La línea de los NADES existe desde hace pocos años, pero el manuscrito destaca que ningún estudio previo había medido directamente la estructura líquida y la respuesta al agua de este par específico. El trabajo abre perspectivas concretas: reglas de diseño para NADES hidrofóbicos con tolerancia al agua controlada y microestructura ajustable, y un caso modelo "minimalista" ideal para calibrar simulaciones y modelos termodinámicos. El grupo es pionero en el diseño de sistemas organizados con componentes menos agresivos para el ambiente.

Los desafíos del laboratorio

Entre las dificultades experimentales, los investigadores mencionaron trabajar con la muestra pura sin solvente, midiendo con un capilar externo de DO en lugar de disolver en CDCl, donde la señal del OH es muy difícil de observar. También tuvieron que encontrar el límite de solubilidad del agua (unos 9 µL por mL de NADES) para mantener el sistema monofásico en experimentos de RMN más complejos, como el NOESY, y resolver señales muy sutiles, con desplazamientos de apenas 0,1 ppm, en un líquido viscoso y débilmente asociado.

Hacia adelante, el artículo apunta al diseño racional de NADES hidrofóbicos: formular sistemas con microestructura y comportamiento frente al agua a medida, útiles para extracción, disolución de biomasa y solubilización de principios activos. También deja abierta la puerta a validar parámetros de fuerzas de interacción y modelos termodinámicos transferibles, hoy inexistentes para estas mezclas. La generación de nuevos NADES es un área en pleno auge, y comprenderlos para luego aplicarlos es uno de los principios fundamentales del grupo.