EL CABELLO: TESTIGO SILENCIOSO

En 1950 el científico sueco Sten Forshufvud, al leer las memorias del asistente de Napoleón Bonaparte sobre los últimos días de la vida del emperador (cien años atrás), identificó en el relato los síntomas clásicos del envenenamiento con arsénico y empezó a sospechar que Napoleón fue asesinado y no murió (como se suponía) de cáncer al estómago.

Para comprobarlo, consiguió una muestra del pelo de Bonaparte y los análisis demostraron que contenía una cantidad de arsénico 30 veces superior al promedio normal, reforzando su hipótesis del asesinato. Se sabe que el arsénico se une fuertemente a los átomos de azufre de la queratina (proteína que forma el cabello) y, normalmente, el pelo contiene rastros del arsénico absorbido del ambiente. Lamentablemente, el misterio no se logró aclarar por completo pues, en los años ochenta, un análisis del papel que cubría las paredes del cuarto ocupado por Napoleón en su exilio, arrojó arsenito de cobre, sal usada en esa época como pigmento amarillo y que, en condiciones ambientales, produce pequeñas cantidades de un gas altamente tóxico (trimetil-arsina). Con ello existiría la posibilidad que Napoleón habría muerto intoxicado por este fenómeno y no por asesinato.

Esta investigación nos deja como reflexión que el pelo de una persona es una fuente sorprendente de información que, con métodos de análisis que puedan detectar cantidades muy pequeñas de compuestos, puede constituirse en un mudo testigo de ciertas situaciones y, si se dan las condiciones, constituirse en un agente de la verdad que hablará sin falsedades.

El pelo, la saliva, sudor, etc. son muestras conocidas en la actualidad como “matrices biológicas alternativas”. Para casos de consumo de cocaína el análisis de cabello ofrece una fiabilidad diagnóstica de cien por cien. En orina sólo puede detectarse rastros de la cocaína consumida hasta tres días antes del análisis, pero en un mechón de pelo se puede determinar si la persona ha consumido la droga mucho tiempo atrás. Además, se puede determinar qué drogas y por cuánto tiempo se han consumido, distinguiendo los distintos perfiles de consumidores – esporádico, asiduo, crónico o no consumidor – ya que permite detectar el tiempo de permanencia de la droga.

También se utiliza en otros estudios como: detección del dopaje en deportistas, diagnóstico de intoxicaciones en niños, en madres drogadictas, prevención de malformaciones en el feto y, como los resultados son válidos aún en personas fallecidas, puede usarse en medicina forense y en antropología. Además, puede monitorearse otras sustancias como insecticidas, aditivos de comidas, agentes carcinógenos, tóxicos ambientales y sustancias terapéuticas.

No está totalmente esclarecido el mecanismo de incorporación de la droga a la matriz del pelo. Se ha demostrado que la concentración de la droga es mucho mayor en pelo pigmentado que en pelo claro, por su afinidad por la melanina. Algunos estudios sugieren que los resultados son más confiables en las personas de origen africano que en las de origen caucásico.

El sudor juega un rol importante en la incorporación de drogas en el pelo y se ha encontrado en éste, drogas intactas, que no han sido metabolizadas, mientras que en la orina predominan los productos del metabolismo. Por ej. la cocaína cuando está en sangre se transforma rápidamente en un derivado llamado benzoíl-ecgonina (BZE) y permanece en ella durante 24 horas o más, pero es excretada sin metabolizar en el sudor en un tiempo variable, de 2 a 48 horas, período en el que la droga se transfiere hacia el pelo.

 El hallazgo de cocaína en pelo fue reportado por primera vez en 1981 en muestras de pelo de adictos, para verificar una historia previa de consumo. En 1987 usando métodos modernos de análisis, se encontró en el pelo cocaína y no BZE, reafirmándose las ventajas prácticas de usarlo para detectar drogas. Los análisis tradicionales pueden complementarse con el del cabello ya que la orina y sangre brindan información sobre la exposición a la droga en el corto tiempo, mientras que el análisis de pelo lo hace a través del tiempo y ello depende de su longitud. En Italia y en Estados Unidos ya se admite como prueba complementaria para otorgar licencias de conducir.

La toma de muestra de cabello es muy sencilla, debe colectarse en la región posterior de la cabeza porque ésta dispone de un 85% de pelo en fase de crecimiento activo y, por tanto, mayor cantidad de droga puede fijarse en ella. Debe cortarse tan próximo como sea posible al cuero cabelludo o la piel, en una cantidad de 100 – 200 mg (equivalente al diámetro de un lápiz).

Como el pelo de las personas crece a una velocidad aproximada de un centímetro al mes, el resultado del análisis del primer centímetro del pelo (el cercano a la raíz), corresponde al consumo de droga durante el mes anterior. La abstinencia total no altera los resultados, los que tampoco pueden ser adulterados, porque el pelo no se descompone como los fluidos biológicos u otros tejidos. La limpieza externa del cabello no afecta las trazas de droga que están en él. Estudios recientes han encontrado droga en personas que no la han consumido, pero han permanecido largos periodos en ambientes cerrados con vapores de cocaína básica o donde se ha fumado Cannabis.

Bibliografia

1.    http://www.comoves.unam.mx/articulos/quimica_pelo/quimica_pelo.html

2.    http://www.solociencia.com/noticias/0807/17190413.htm

3.    Cuadernos de medicina forense Año 3 Nº 1 (31-41)

4.    Orellana Pineda, R.M., Mixco Duke, M.A. Detección del consumo crónico de cocaína utilizando el cabello como matriz biológica alternativa. Trabajo de investigación para optar al título de maestro en ciencias forenses, Agosto 2007 San salvador, El Salvador

5. http://www.ama-med.org.ar/peritos_articulos1.asp?id=99

MSc. Cecilia Nieto Aravena <cnieto @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina.

OSTWALD Y LA TEORÍA DEL COLOR

Friedrich Wilhelm Ostwald nació el 2 de septiembre de 1853, en el seno de una familia de alemanes del Báltico, en la ciudad de Riga, Estonia; donde realizó sus estudios de primaria y secundaria. En 1872, ingresó a la universidad de Dorpat (actualmente Universidad de Tartu), y terminó sus estudios de Química en tres años, graduándose en 1875. De inmediato se inició como Asistente en Física con el Profesor A. Von Oettingen; ocupando posteriormente una posición similar en el laboratorio de Química con el profesor C. Schmidt y con el geólogo J. Lemberg.

En el año 1877 obtuvo su habilitación como “privatdozent” (adjunto), siendo admitido como profesor académico no remunerado en la Universidad de Dorpat hasta 1881. Estudió el comportamiento de ácidos y bases (1878), la velocidad de  hidrólisis de sales y ésteres (1873), la conductividad de ácidos (1878 – 1887), la constante de afinidad de ácidos y bases (desde 1885), la ley de dilución (1888), la viscosidad de las disoluciones (1891), la ionización del agua pura (1893) y la catálisis. Obtuvo el grado de doctor en 1878, bajo la dirección de C. Schmid.

En 1881 fue designado profesor de Química a tiempo completo en la Escuela Politécnica de Riga; donde desarrolló sus investigaciones en el campo de la física y la química. En 1887 aceptó una invitación para convertirse en profesor de Química Física de la Universidad de Leipzig, Alemania y se encargó de organizar el Departamento de Química Física. En 1897 logró construir e inaugurar el Instituto de Físico-Química, primer centro de investigación en el mundo, creado con la orientación especial a la Fisicoquímica. En este instituto tuvo como discípulos y colaboradores a: W. Nernst, S. Arrhenius, G. T. Tammann, U. Le Blanc, R. Luther, U. Bodestein, G. Breding, C. Drucker, H. Freunlich, W. Bottger, P. Walden, A. Mittasch, etc.

En 1900 descubrió un procedimiento de preparación del ácido nítrico por oxidación del amoníaco, facilitando la producción masiva de fertilizantes y de explosivos para Alemania durante la primera Guerra Mundial (1914–1918).

Ostwald se trasladó a Estados Unidos (1904-1905), como el primer profesor de intercambio de la Universidad de Harvard, Cambridge, MA. Retornó a Leipzig y  permaneció en la universidad hasta que, en 1906, se retiró de la actividad docente para dedicarse a tiempo completo al estudio y la investigación. Recibió el Premio Nobel de Química en 1909 por sus investigaciones sobre la catálisis, los principios fundamentales que gobiernan los equilibrios químicos y la velocidad de reacción. Amplió su campo de investigación de fenómenos fisicoquímicos a los biológicos, psicológicos, sociológicos y, en general, a todos los procesos del universo. También fue un destacado escritor y editor científico, contando entre sus obras: Filosofía natural (1902) y Ciencia del color (1923).

Estudió el color como fenómeno físicoquímico, creando en Dresde (1920) un laboratorio destinado a su estudio. Elaboró una nueva teoría del color, estableciendo las primeras relaciones sólidas entre los colores y las sensaciones o percepciones del color, propuso que son cuatro los colores básicos o sensaciones cromáticas elementales: rojo, verde y azul (los colores luz primarios), más el amarillo, además de dos gamas de sensaciones acromáticas. El doble cono de Ostwald es uno de los modelos de organización y clasificación cromática más usados. El modelo consiste en un doble cono con una base única. Sobre la circunferencia común a ambos conos están situados los 24 tonos que, desde el amarillo, pasando por el rojo, el violeta y el azul conducen al verde, volviendo otra vez al amarillo. El paso del blanco al negro se efectúa a través de una escala de grises que va desde el negro, situado en el vértice inferior, hasta el blanco, en el vértice superior.

Ostwald es considerado uno de los fundadores de la moderna Físicoquímica llegando a ser una autoridad internacional con influencia sobre los químicos de todo el mundo. Aún hoy persiste su influencia y su teoría del color se aplica a los aparatos de televisión de última generación, para ofrecer una mayor definición y una mayor homogeneidad en la transición de los colores. Falleció el 4 de abril de 1932 en su casa de campo (Grossbothen) cerca de Leipzig.

BIBLIOGRAFÍA

1. Guevara R., Juan de Dios. “Figuras Cumbres de la Física y de la Química”. Lima – Perú. 2000. P. 140 – 144.

2. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1909/ostwald.html

3. http://www.cenoposiciones.com/docs/files/2012_dibujo_11_13_2.pdf

MSc. Elvito F. Villegas Silva <elvito @ lamolina.edu.pe>

Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina

CORAZONES QUE FUNCIONAN CON LITIO

El marcapasos es un milagro de la ciencia moderna que muchos de nosotros tomamos como algo común y corriente a excepción, desde luego, de aquellas personas cuya vida depende de ellos. El marcapasos es un pequeño dispositivo alimentado por una batería o pila que ayuda al corazón a latir con un ritmo constante, regulando su ritmo en casos de frecuencia cardiaca lenta, rápida o irregular o de bloqueo en su sistema de conducción eléctrica. Tiene aproximadamente el tamaño de una caja de fósforos y debe funcionar, sin descanso, las 24 horas del día, los 365 días del año. De esta forma, el corazón late al ritmo de las reacciones químicas que ocurren en las pilas que alimentan su marcapasos, permitiendo que muchas personas agreguen años a sus vidas.

Las pilas de los marcapasos tienen que cumplir con requerimientos muy específicos debido a que se encuentran insertadas dentro del marcapasos y éstos son implantados dentro del cuerpo humano.  Las pilas deben ser resistentes, a prueba de fugas, tener una larga vida útil, un peso mínimo y, por supuesto, no ser tóxicas.

Las primeras pilas utilizadas en los marcapasos generaban electricidad mediante el cinc y el óxido de mercurio, necesitando de soluciones conductoras (electrolitos) en medio acuoso para poder funcionar. La electricidad es transportada por unas partículas (llamadas iones) que se producen cuando los electrolitos se disuelven en agua. Estas pilas tenían una vida útil promedio de dos años lo que obligaba al paciente a sufrir periódicas operaciones quirúrgicas para su reemplazo; y ello se traducía en un stress excesivo y un aumento del riesgo para el paciente.

Los químicos comenzaron a estudiar este problema y las investigaciones en electroquímica condujeron al descubrimiento de las grandes cualidades del litio como material para la construcción de pilas de larga duración. El problema es que el litio es un metal muy reactivo, que se quema en el aire y reacciona con el agua produciendo hidrógeno el que se inflama por el calor desprendido en la misma reacción química. Para poder usarlo en nuevas pilas era necesario descubrir electrolitos que no tuvieran agua. Por lo tanto, el problema, para los químicos quedó bien definido: se debía diseñar una pila que no requiera de agua.

Las intensas investigaciones realizadas probando solventes y materiales nuevos, que fueran adecuados para su uso en pilas de alta energía y larga vida, condujeron al descubrimiento de un electrolito sólido adecuado para su uso con litio: el yodo. Así nació la pila de yodo-litio con amplias aplicaciones en medicina. Estas son las pilas que se usan actualmente y tienen una duración de 10 años. Los beneficios, para quienes deben depender de un marcapasos para vivir, son incalculables.

La pila yodo-litio no es el final de la historia. Solamente es una mejora con respecto a sus predecesores y muy útil en los marcapasos, aunque no posee una potencia lo suficientemente grande como para ser de utilidad en otras aplicaciones.

En el horizonte se ve la necesidad de nuevas pilas o baterías de gran potencia para su uso en otros órganos implantables en el cuerpo humano como los riñones y corazones artificiales. Ya sabemos que la respuesta a este problema se debe buscar en la investigación científica. Esto ha funcionado bien en el pasado y lo hará, sin lugar a dudas, en el futuro.

BIBLIOGRAFÍA

1.  BOTTANI, E. ODETTI, H. (2009). Química General. Centro de Publicaciones. Universidad Nacional del Litoral.

2.    http://www.texasheartinstitute.org/hic/topics_esp/proced/pacemake_sp.cfm

Dr. Héctor Santiago Odetti <hodetti @ fbcb.unl.edu.ar>

Dpto. de Química General e Inorgánica. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas.

Universidad Nacional del Litoral. ARGENTINA.

¿Y DÓNDE ESTÁ LA QUÍMICA?

Existen muchas definiciones de química pero, a mi criterio, la más bella y comprensible se encuentra en el libro “Química” de J. Langlebert (1928) que era utilizado por los alumnos de secundaria, en el Perú de esa época, que dice: “La Química tiene por objeto el estudio de las propiedades particulares de los cuerpos, de su constitución íntima, de las acciones que sus moléculas ejercen unas sobre otras y de las leyes que presiden sus combinaciones. Enseña los medios de extraer, preparar y purificar todas las sustancias de origen mineral u orgánico y da a conocer sus aplicaciones industriales. Ninguna ciencia presenta mayor utilidad práctica: la medicina, la agricultura, la higiene pública, la metalurgia, la fotografía y la mayor parte de nuestras industrias modernas acuden presurosas a reclamar su asistencia y a pedirle sus consejos”.

Todo lo que nos rodea está relacionado con la ciencia química. El estudio de ella no sólo trae más conocimiento a nuestra realidad para solucionar diversos problemas prácticos  sino que también acarrea una serie de beneficios que hacen nuestra vida más confortable, segura, mejorando nuestra calidad de vida.

¿Quién de nosotros no siente curiosidad por saber cómo se cocinan nuestros alimentos?, ¿qué tiene de especial nuestro pisco (producto de bandera del Perú)?, ¿por qué nos enfermamos y cómo nos curamos?, ¿qué ocurre cuando respiramos y cuando comemos?, ¿cómo funciona un LED o un chip?, ¿cómo cuidar nuestro ambiente?, ¿cómo las plantas usan la energía del sol y realizan la fotosíntesis? ¿de qué están hechos los objetos que nos rodean? En fin, con la química y otras ciencias podemos comprender mejor nuestra vida y los fenómenos que suceden en ella, esto es lo maravilloso de esta ciencia.

Inmediatamente después que se formó el universo, apareció el núcleo del átomo de hidrógeno. Luego que el universo se hubo enfriado lo suficiente para que dos átomos se uniesen, se sintetizó el primer compuesto químico. Tras la explosión de las supernovas, se obtuvieron los átomos pesados ahora conocidos. La unión de átomos forma los compuestos químicos que, al reaccionar dan lugar, a su vez, a nuevos compuestos. Esto ocurre de manera natural y según el tipo de ambiente (presión, temperatura, etc.), pueden seguir una serie de reacciones y formar especies químicas tan sencillas como H-H o complicadas como el ADN.

La química, es una ciencia laboriosa, que exige sacrificio y gran dedicación, es muy celosa, pero interesante. Es creativa, innovadora y siempre está a la búsqueda tanto de lo inesperado como de lo esperado, por lo que se debe insistir en educar a los jóvenes en la ciencia, desde las primeras etapas. Es la oportunidad de fomentar las vocaciones científicas y propiciar una transición racional al nivel universitario.

El químico no sólo debe ser capaz de realizar análisis químicos, sino también desarrollar nuevas técnicas analíticas, crear nuevos compuestos, novedosos productos industriales, medicamentos, alimentos, pegamentos, papeles, colorantes, combustibles, entre otros bienes útiles para la humanidad.

La química está presente cuando se forma o rompe un enlace y ello ocurre cuando respiramos, caminamos, saltamos, dormimos, comemos, lloramos, reímos  y, en fin, hasta cuando nos enamoramos. Un buen químico tiene que resolver problemas. La química está unida de forma directa con el futuro de la sociedad una ciencia muy antigua que en estos tiempos modernos juega un rol importante en nuestras vidas y en la economía mundial. En el futuro esta hermosa ciencia seguirá siendo importante e imprescindible para comprender mejor la vida y los procesos naturales que ocurren en el universo.

Dr. Mario Ceroni Galloso <mceronig @ gmail.com>

Director de la Revista de la Sociedad Química del Perú