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Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) de Estados Unidos han desarrollado un proceso simple para producir nanocristales que permitirán estudios de ciertas propiedades físicas y químicas que afectan el modo en que las nanopartículas interactúan con el mundo que les rodea. Esto con el fin de comprender los riesgos ambientales, de salud y seguridad de estas partículas.

Debido a que las nanopartículas se comportan de forma diferente a partir de muestras en masa del mismo material, se deben desarrollar nuevas pruebas para comprender cómo afectan a los sistemas biológicos. Precisamente, científicos del NIST describen un proceso de un solo paso que les permite controlar el tamaño, la forma y la composición de nanocristales de aleación oro-cobre para crear nanocubos con bordes perfectos tan pequeños como 3,4 nanómetros.

Los investigadores combinaron y calentaron precursores de oro y de cobre con otras sustancias químicas para producir nanocubos muy cristalinos, homogéneos y perfectos con producción abundante. Para estudiar el proceso de formación, sacaron muestras de 1 hora, 1,5 horas, 5 horas y 24 horas y encontraron que sólo cinco horas fueron necesarias para producir nanopartículas perfectamente cúbicas de tamaño uniforme. Al ajustar los porcentajes de las sustancias químicas en la solución original y el tiempo de reacción, fueron capaces de controlar con precisión el tamaño, forma y composición de los nanocubos.

El proceso desarrollado por el NIST para la creación de estos nanocubos permitirá a toxicólogos alterar sistemáticamente una de las características de los nanocubos y observar cómo afecta el cambio a la respuesta biológica.

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Investigadores en la North Carolina State University han desarrollado un método para la predicción de las maneras en que las nanopartículas interactuarán con sistemas biológicos, incluyendo el cuerpo humano. Su trabajo podría tener implicaciones para la mejora de la seguridad humana y ambiental en el manejo de nanomateriales, así como aplicaciones para la entrega de drogas.

Los investigadores querían crear un método para la caracterización biológica de las nanopartículas, una herramienta de detección que permitiría a otros científicos ver cómo varias de las nanopartículas podrían reaccionar cuando están dentro del cuerpo.

“Queríamos encontrar una buena manera biológicamente relevante para determinar cómo los nanomateriales reaccionan con las células “, dice Jim Riviere, distinguido profesor de farmacología. “Cuando un nanomaterial entra en el cuerpo humano, de inmediato se une a varias proteínas y aminoácidos. Las moléculas con las cuales una partícula se une determinará a dónde irá.”

Este proceso de enlace también afecta al comportamiento de la partícula dentro del cuerpo. Según Nancy Monteiro-Riviere, profesora de investigación de dermatología y toxicología, los aminoácidos y las proteínas que recubren una nanopartícula cambian su forma y propiedades de superficie, lo que podría aumentar o reducir la toxicidad o, en aplicaciones médicas, la capacidad de la partícula de entregar medicinas a células objetivo.

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Tags: Nanomateriales, Nanoparticulas

Investigadores de la Purdue University han desarrollado un nuevo instrumento potencial para el diagnóstico médico, prueba de contaminación en alimentos y agua, y análisis forense de la escena del crimen.

La técnica utiliza una combinación de luz y campos eléctricos para colocar gotas y partículas diminutas, como bacterias, virus y ADN, las cuales están contenidas dentro de las gotas.

Otros métodos mediante luz o campos eléctricos por separado son capaces de colocar las gotas o las partículas que contienen, pero el nuevo dispositivo “híbrido optoeléctrico” es capaz de hacer ambas cosas, por lo que es potencialmente práctico para los sensores y los procesos industriales, dijo el estudiante de doctorado en ingeniería mecánica Aloke Kumar.

Generalmente, las partículas dentro de las gotas se detectan cuando caen al azar en la superficie de un sensor. Sin embargo, el nuevo método podría mejorar la eficacia del sensor moviendo activamente partículas a regiones específicas en un chip electrónico para detección o análisis.

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Investigadores han desarrollado una forma de mejorar cómo los tumores cerebrales aparecen en imágenes por resonancia magnética (IRM) y durante la cirugía, haciendo que los cirujanos identifiquen y eliminen tumores más fácilmente.

Los científicos de la Ohio State University están experimentando con diferentes nanopartículas que esperan poder inyectar algún día en la sangre de los pacientes para ayudar a los cirujanos a extirpar tumores cerebrales letales conocidos como glioblastomas.

En el diario Nanotechnology, los investigadores informaron que han fabricado una pequeña partícula llamada nanocompuesto, la cual es tanto magnética como fluorescente. Estos nanocompuestos miden menos de veinte nanómetros de tamaño (un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro). Una hoja de papel, por ejemplo, es de alrededor de 100.000 nanómetros de grosor.

“Nuestra estrategia es la combinación de dos partículas que contienen propiedades diferentes para hacer una partícula con múltiples propiedades”, explicó Jessica Winter, profesora asistente de la Ohio State.

Las nanopartículas magnéticas enfatizan en los contrastes de color en imágenes de resonancia magnética, lo que permite a los doctores ver los tumores cancerosos potenciales o existentes antes de la cirugía. Las nanopartículas fluorescentes pueden cambiar el color de modo que aparezca el tumor en el cerebro cuando se ven bajo una luz especial.

La combinación de las dos partículas podrían proporcionar a los médicos una ayuda antes y durante la cirugía para extirpar un tumor cerebral, dijo Winter.

Más información Ohio State University

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Las nanopartículas son pequeñas, pero, como si tratara de una relación inversa, también son muy costosas. Es por esto que en las investigaciones referentes a las nanopartículas también se incluye la búsqueda de nuevas y mejoradas formas de reciclar y reutilizar estas minúsculas partículas.

Un nuevo método de reciclaje llevado a cabo por Julian Eastoe y sus colegas muestra que las nanopartículas suspendidas en una microemulsión pueden separarse fácilmente cuando se calientan. En pruebas de laboratorio, suspendieron nanopartículas de cadmio y zinc en la microemulsión (una mezcla de aceite y agua). Ellos mostraron cómo el aceite y el agua en la microemulsión se separaron en dos capas al calentarse. Una capa contiene nanopartículas que pueden ser recuperadas, y la otra no contiene nada. El proceso de separación es reversible y las partículas recuperadas retienen su forma y propiedades químicas, lo cual es crucial para su reutilización.

El desarrollo podría acelerar la aplicación de la nanotecnología en las nuevas generaciones de células solares, pantallas electrónicas flexibles, y otros productos, así como aplicaciones en limpieza y tecnologías de purificación.

El estudio, “Recovery of Nanoparticles Made Easy,” aparece en la revista quincenal de ACS, Langmuir.

Más información Gizmag

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