Describen a escala molecular cationes radioactivos

Un grupo de investigación fundamental de la Universidad de Sevilla desarrolla modelos, a escala molecular, que permiten simular el comportamiento de cationes metálicos de numerosos elementos de la tabla periódica.

Los cationes son los fragmentos de átomos o moléculas que presentan una carga neta positiva, lo que les hace interaccionar muy fuertemente con las moléculas de su entorno, por ejemplo, con agua, y de ahí su amplia presencia en las aguas naturales y los fluidos biológicos. Estas propiedades hacen que según el tipo de catión metálico, presenten un amplio abanico de comportamientos que van, desde efectos contaminantes del medio natural, y con ello suponer una fuente de envenenamiento para los seres vivos, hasta jugar papeles muy relevantes en los organismos vivos.

El catedrático de la Universidad de Sevilla y director del grupo “Fisicoquímica de Medios Condensados”, Enrique Sánchez Marcos, explica que el estudio de los cationes metálicos en disoluciones líquidas requiere el empleo de herramientas de la mecánica cuántica y estadística que son las que permiten el modelado a escala molecular y atómica.

Gestión de residuos radiactivos

Los cationes radioactivos tienen un papel muy relevante en la tecnología nuclear y son elementos muy importantes en el reciclado y gestión de los residuos del combustible nuclear. “Nuestro objetivo es ser capaces de simular el comportamiento de estos cationes en distintos medios, y con estos modelados poder reemplazar experimentos de alto coste económico y potencialmente peligrosos. En un paso más allá podríamos ser capaces de recrear situaciones en condiciones extremas de alta temperatura o presión, que son muy difíciles de conseguir experimentalmente”, señala Sánchez Marcos.

Recientemente, en colaboración con un grupo del Comisionado de la Energía Atómica (CEA) francés del centro de Marcoule (sur de Francia) han revelado la estructura de las disoluciones acuosas del catión californio. Este es el último elemento de la Tabla Periódica del que se puede hacer una disolución. “El californio es un elemento artificial que prácticamente no existe en el mundo, de hecho el equipo francés dispuso de un miligramo de muestra para hacer los experimentos , lo que representaba la cantidad total existente en Francia.

El acoplamiento de las medidas experimentales y la simulación con nuestros modelos estadísticos ha permitido esclarecer tendencias en la serie de los actínidos, justo en los límites de la Tabla Periódica.” En la línea de trabajo sobre cationes radioactivos muy poco estudiados, el grupo ha realizado una serie de trabajos teóricos sobre uno de los actiones del polonio en agua, el elemento descubierto por los Curie a principios del siglo XX.

El veneno de Litvinenko

Curiosamente, dada su escasez natural, la complejidad de su producción artificial y la peligrosidad de su manejo, ha sido objeto de escasos estudios en estos cien años, aunque ha cobrado cierta relevancia por su uso en el envenenamiento del antiguo espía ruso Litvinenko.

Asociaciones de cationes metálicos a determinados grupos moleculares que conforman complejos metálicos ha sido otro foco de investigación de este grupo. Así, el grupo ha estudiado complejos de platino, como el oxaliplatino, fármaco de los denominados de “tercera generación” de la familia del cisplatino, uno de los primeros compuestos empleados en los tratamientos de quimioterapia.

El oxaliplatino, empleado en el tratamiento de distintos tipos de cánceres y que hoy día se aplica tanto en Europa como en Estados Unidos, muestra sustanciales mejoras respecto a previos complejos de platino porque disminuye los efectos secundarios y reduce la aparición de mecanismos de resistencia. “Nuestras simulaciones son capaces de describir el comportamiento en disolución del fármaco, y confiamos en poder enriquecer el modelo, permitiendo la inclusión de las biomoléculas con las que interacciona, a la vez que perfeccionando el medio en que lo hacen”.