Azul mágico: Investigadores desarrollan tintes que brillan a través del cráneo

Los egipcios inventaron el color azul. Esto se desprende de antiguas cuentas de vidrio azul. Se encontraron en una tumba que data de alrededor del 3300 al 3500 a. C. Posteriormente, el pigmento también se encontró en jeroglíficos: estos fueron tallados en la Pirámide de Unas en Saqqara, por ejemplo, y se rellenaron con el pigmento. Al parecer, los faraones tenían una demanda insaciable del llamado «azul egipcio». Se estima que necesitaban alrededor de 1,4 toneladas para decorar un solo templo.

Los antiguos romanos llamaban al pigmento «caeruleum», que significa «color del cielo» en latín. La receta más antigua registrada para su producción proviene del arquitecto Vitruvio. La registró unos 30 años antes del comienzo de nuestra era: «Se muele arena y sal tan finamente que se forma un producto parecido a la harina. Se frota cobre sobre la mezcla con limas gruesas, como si fuera aserrín».

Luego, las bolas debían formarse a mano y colocarse en vasijas de barro en un horno caliente. «En cuanto el cobre y la arena [...] se unen bajo la intensidad del fuego, absorben mutuamente el sudor», continuó Vitruvio. «Así, pierden sus propiedades anteriores y adquieren un color azul».

Sin este enorme esfuerzo, el azul era inalcanzable. El pigmento, de color celeste, otorgaba a los frescos y mosaicos brillantes tonos azules, que se buscarían en vano en las pinturas de la Edad de Piedra temprana en las paredes de las cuevas de Lascaux o Altamira. En aquel entonces, la gente tenía que conformarse con lo que tenía a mano: ocre y carbón. Los tintes azules no se encontraban entre ellos, ya que son escasos.

Esto se debe a que el pigmento debe reflejar la luz azul y absorber simultáneamente la luz roja. Sin embargo, los rayos rojos son los de mayor longitud de onda en el espectro visible y, por lo tanto, tienen la energía más baja. «Absorber estos rayos requiere moléculas con transiciones electrónicas especiales», afirma Robert Nissler, de la ETH de Zúrich. En el azul egipcio y otros pigmentos minerales azules o violetas, los iones de cobre realizan esta función. «Son los centros luminosos de la red cristalina», explica Nissler.

El nanocientífico, junto con colegas de la Universidad de Zúrich, Empa y Alemania, ha desarrollado un sofisticado proceso de fabricación para crear pigmentos de color fundamentalmente nuevos. El nuevo azul tiene el potencial de desempeñar un papel importante en la investigación del ictus y en el seguimiento de la durabilidad de las prótesis articulares. Según informan los investigadores. en la revista especializada «Advanced Materials » .

Sin embargo, fue Solo marginalmente sobre el color azul. Su interés se centra en otro aspecto que los arqueólogos observaron por primera vez hace casi 30 años: el azul egipcio no solo absorbe la luz roja, sino que también reirradia una parte significativa de la energía capturada en el rango infrarrojo invisible. El "azul Han", químicamente muy similar, de la antigua China, también posee esta propiedad. Esto significa que los tintes antiguos brillan.

Esto facilita su detección con instrumentos que hacen visible la radiación infrarroja, sin dañar los valiosos hallazgos antiguos. En su artículo, los investigadores las describen como moléculas "ópticamente activas". "La radiación infrarroja es lo que hace que estos tintes sean tan especiales y únicos", afirma Nissler.

En la interfaz entre la luz y la materia, incluso las más mínimas variaciones en el entorno de los iones de cobre afectan el tono azul y el brillo infrarrojo. Por ejemplo, el Azul Egipcio, ligeramente más claro, contiene iones de calcio adicionales, mientras que el Azul Han, ligeramente más violeta, contiene iones de bario ligeramente más grandes, lo que distorsiona ligeramente la red cristalina.

Para producir los nuevos pigmentos de color, los expertos utilizaron A un proceso que solo lleva veinte años en funcionamiento. Aunque el método es muy moderno, parece un verdadero juego alquímico de colores: en la llamada síntesis de llama, los jugos verdes se transforman en polvo azul o violeta.

En un primer paso, los investigadores disuelven metales alcalinotérreos como el calcio, el bario o el estroncio en disolventes orgánicos. A continuación, inyectan estos líquidos verdes en una llama calentada a varios miles de grados. Con este calor, los disolventes se evaporan instantáneamente.

Lo que queda son los metales alcalinotérreos, que se aglomeran en el filtro sobre la llama para formar diminutos granos de color azul verdoso. Estos grumos, de aproximadamente 30 nanómetros de tamaño, se colocan en un horno calentado a unos 1000 grados Celsius durante diez minutos, donde finalmente se forman los minerales y emergen los pigmentos cristalinos, azules o violetas.

A diferencia de los procesos de producción convencionales, la síntesis a la llama permite combinar los diversos metales alcalinotérreos del pigmento de forma casi arbitraria, explica Nissler. Los investigadores han producido docenas de nuevos tintes de esta manera. Su tono favorito, un "azul oscuro particularmente intenso", se crea combinando partes iguales de bario y estroncio, afirma el nanocientífico.

En su investigación, los expertos ajustaron aún más el proceso de fabricación y descubrieron, por ejemplo, que la temperatura y el tiempo de permanencia en el horno determinan el color de los cristales de pigmento resultantes. Las frecuencias de brillo de los pigmentos en el rango infrarrojo también dependen de estos parámetros.

Cuanto más brillante y larga sea la longitud de onda de la luz infrarroja, mejor. Esto se debe a que, a partir de una longitud de onda de aproximadamente 1000 nanómetros, se abre una ventana de transparencia: la radiación de esta longitud de onda penetra el tejido biológico sin ser absorbida por la hemoglobina roja ni el agua. Esto permite que se intercepte en el otro extremo del cuerpo y se utilice para la obtención de imágenes.

De hecho, los expertos Descubrieron una mezcla de tres metales con la que producen pigmentos ultrabrillantes que brillan exactamente a la longitud de onda deseada. «Con este nuevo método, hemos producido un material que brilla diez veces más que los pigmentos disponibles actualmente», afirma Nissler.

Los investigadores están convencidos de que el nuevo material podría utilizarse como agente de contraste. Disolvieron los pigmentos en agua y los inyectaron en la sangre de ratones. El tinte brilló a través de los cráneos intactos de los ratones. Mediante cámaras infrarrojas, los investigadores pudieron observar no solo la ubicación exacta de los vasos sanguíneos en el cerebro, sino también la velocidad con la que la sangre fluye a través de ellos.

Esta información es importante para la investigación del ictus, explica Nissler. Podría proporcionar información sobre la rapidez con la que el flujo sanguíneo se normaliza una vez disuelto el coágulo, eliminando así el tapón que lo obstruye. Nissler también tiene otra posible aplicación en mente. Las partículas podrían, por ejemplo, añadirse a prótesis de cerámica de cadera o rodilla. Si pequeñas partículas se desprenden de la prótesis debido al desgaste, los cirujanos podrían detectarlas y eliminarlas fácilmente mediante cámaras infrarrojas.

Estas opciones aún están lejos. Por ahora, los expertos —con un grupo de Empa que trabaja en nanotoxicidad— quieren comprobar la toxicidad de los pigmentos azules brillantes. Probablemente pasará algún tiempo antes de que un mayor desarrollo del azul egipcio pueda ayudar a las personas con problemas de salud. Pero después de más de 5000 años, esta espera no es especialmente importante.

Un artículo del « NZZ am Sonntag »