image: Se inspiró las mariposas y caballitos del diablo, Clara Dou y colegas crean colorantes que imitan la naturaleza a potencialmente superar preocupaciones toxicidad asociados con los óxidos metálicos usado para productos incluye purpurinas cosméticas. view more
Credit: Northeastern University
CHICAGO, 26 de agosto de 2026 — La próxima vez que necesite refrescar la pintura de su casa o aplicar un poco de brillo cosmético antes de salir por la noche, tal vez quiera agradecerles a las mariposas que revolotean en un jardín cercano. Los investigadores se inspiran en las estructuras de esas alas con colores dinámicos para diseñar colores más duraderos y ajustables que también sean más inocuos para la salud humana y el medio ambiente.
Los investigadores presentarán sus resultados en la reunión de otoño de la Sociedad Estadounidense de Química (American Chemical Society, ACS) durante el simposio “Nanomateriales basados en carbón: desde los aspectos básicos hasta sus aplicaciones” en McCormick Place. ACS Fall 2026 se celebra del 23 al 27 de agosto.
“Dado que el color estructural surge de la arquitectura física del material en lugar de la absorción de la luz por una biomolécula, no se desvanece con el tiempo.” — Leila Deravi
En la naturaleza, la estructura química de algunas moléculas hace que absorban longitudes de onda específicas de la luz, lo que refleja el resto, y es la luz reflejada que percibimos como color pigmentario. Esto es lo que hace que las zanahorias sean naranjas (carotenoides), la sangre, roja (hemoglobina) y las plantas, verdes (clorofila).
Sin embargo, a medida que los colores pigmentarios se exponen a la luz solar y otros elementos ambientales, los compuestos químicos se pueden descomponer y los colores se desvanecen, y esto requiere una actualización. Además, muchas fórmulas de pigmentos y tintes comerciales contienen sustancias químicas tóxicas o pueden ser tóxicas en sí mismas.
La naturaleza también produce lo que se conoce como colores estructurales que surgen de la disposición física (p. ej., estructuras de cristal) de las moléculas. Estas formaciones microscópicas se doblan, dispersan e interfieren con longitudes de onda específicas de la luz, de modo que solo vemos las longitudes de onda reflejadas. Los colores estructurales son los que causan el arco iris de piedras preciosas opales, los azules y verdes de las plumas de los pavos reales, y el azul profundo de las alas de las mariposas morpho.
“Los materiales de color estructurales ofrecen dos ventajas clave sobre la mayoría de los productos tradicionales basados en pigmentos: durabilidad y viveza”, señala Leila Deravi, la investigadora principal de este estudio. “Dado que el color estructural surge de la arquitectura física del material en lugar de la absorción de la luz por una biomolécula, no se desvanece con el tiempo”.
Con el objetivo de tratar de entender cómo la composición química y la estructura de cristal influyen en la generación de color, Deravi, profesora adjunta de Química y Biología Química, y sus colegas de la Universidad del Noreste estudiaron a mariposas de la familia Pieridae, como las variedades Cabbage White y Clouded Sulfur, que suelen encontrarse en praderas abiertas. Los investigadores presentarán sus hallazgos en pterinas, compuestos que están relacionados con los que forman el ADN y que se encuentran en la superficie de las alas de mariposa.
Deravi sugiere que la intensidad del color se podría ajustar si se controla el tamaño y el empaque de los cristales de pterina en lugar de requerir muchos pigmentos diferentes. También puede haber ventajas de seguridad porque animales y plantas ya producen y utilizan estas biomoléculas naturales.
“Son seguras para el medio ambiente”, continúa Deravi. “Son seguras para las personas y no tienen mucha toxicidad posterior, como algunos de los productos químicos permanentes usados en los tintes pigmentarios sintéticos”.
A pesar de ello, los investigadores se apresuran a señalar que aún no se iniciaron estudios para validar la seguridad de la pterina.
Sin embargo, lo fundamental para estudiar los colores estructurales de las pterinas es la necesidad de producir y modificar cristales de pterina en el laboratorio, el cual es el enfoque de Clara Dou, estudiante de posgrado en el laboratorio de Deravi y presentadora de su trabajo en la reunión. Para ello, sintetizó gránulos de pterina que imitan las estructuras de las alas de mariposa.
Como explica Dou, la formación de cristales microscópicos a partir de las pterinas ha requerido históricamente disolventes orgánicos como el dimetilsulfóxido (DMSO), sustancias químicas que pueden presentar problemas de seguridad para la salud humana y el medio ambiente. Y la cristalización con DMSO tarda varias semanas en completarse.
“Si los animales pueden hacerlo sin DMSO, ¿cómo podemos replicar este proceso natural en el laboratorio?”, Dou pregunta.
“Para abordar esto en nuestro trabajo, se estudió cómo el agua, la sal y la acidez influyen en la cristalización”, continúa. Con el nuevo método, Dou puede hacer que los cristales se precipiten fuera de la solución y aislarlos en cuestión de minutos. Los investigadores pueden ver cómo las condiciones de crecimiento de cristales en constante cambio modifican el color reflejado.
El nuevo proceso del equipo reduce la necesidad de disolventes orgánicos, lo que mejora su potencial ecológico en comparación con los métodos utilizados en la actualidad.
Aunque el trabajo actual produce solo cantidades de colores estructurales del tamaño de miligramos (como granos de sal de mesa), los investigadores están ampliando actualmente la producción, ya que creen que tiene potencial comercial. Señalan que estos colores estructurales de pterina podrían ser una fuente natural y sostenible que resuelva algunos de los problemas de toxicidad asociados, por ejemplo, a los óxidos de metal usados en productos como el brillo cosmético.
“Si pudiéramos hacer algunas plantillas para el glitter mediante el uso esencialmente de derivados del ADN, eso sería increíble”, afirma Deravi.
“Finalmente, aún queda mucho por aprender sobre el color biológico”, continúa. “Es algo con lo que todos interactuamos a diario en las flores, los insectos y los animales que nos rodean, pero aún se están definiendo los mecanismos subyacentes detrás de su color duradero y resistente a la decoloración”.
La Universidad del Noreste financió parcialmente la investigación.
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Nota para los periodistas: Notifique que esta investigación se presentó en una reunión de la American Chemical Society. La ACS no realiza investigaciones
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Title
Exploring the structure and optical function of pterin-based materials
Abstract
In nature, some animals have evolved complex optical systems that rely on layers of ordered organic crystals that maximally reflect or scatter light. One such subclass of materials includes oxidized pteridine derivatives known as pterins. Pterins are widely found in pierid butterfly wings and the thorax of blue-tailed damselflies as both structural and pigmentary color components In this work, we explore three pterin derivatives (pterine, ixosanthopterin, pterine-6’-carboxylic acid), which differ systematically in their functional group chemistry, to better understand the relationship between their molecular structures and their ability to precipitate as highly reflective nanomaterials. By characterizing the intermolecular forces, we aim to establish clear structure-property relationships linking molecular architecture to bulk optical performance.