Nanopartícula

Polvo de silicio.

Una nanopartícula (nanopolvo, nanoracimo, o nanocristal) es una partícula microscópica con por lo menos una dimensión menor que 100 nm. Actualmente las nanopartículas son un área de intensa investigación científica, debido a una amplia variedad de aplicaciones potenciales en los campos de biomédicos, ópticos, y electrónicos. La Iniciativa Nacional de Nanotecnología del gobierno de los Estados Unidos ha conducido cantidades enormes de financiamiento exclusivamente para la investigación de las nanopartículas.

Principales tipos de nanopartículas

Cuatro son las principales clases en las que en general son clasificados los nanomateriales:

1. Materiales de base de carbón: con formas esféricas, elipsoidales o tubulares. Sus propiedades fundamentales son su reducido peso y su mayor dureza, elasticidad y conductividad eléctrica.
2. Materiales de base metálica: pueden ser quantum dots(puntos cuánticos o transistores de un solo electrón) o nanopartículas de oro, plata o de metales reactivos como el dióxido de titanio, entre otras.
3. Dendrímeros: polímeros nanométricos construidos a modo de árbol en el que las ramas crecen a partir de otras y así sucesivamente; las terminaciones de cada cadena de ramas pueden diseñarse para ejecutar funciones químicas específicas(una propiedad útil para los procesos catalíticos).
4. Composites: combinan ciertas nanopartículas con otras o con materiales de mayor dimensión; el caso de arcillas nanoestructuradas es un ejemplo de uso extendido.

Implicaciones ambientales

Se ha señalado que las propiedades que se están aprovechando de las nanoestructuras y nanomateriales mencionados (por ejemplo: su superficie altamente reactiva y su habilidad de atravesar membranas) podrían significar importantes peligros en especial por su grado potencialmente elevado de toxicidad. Las implicaciones ambientales en relación con tal toxicidad y con la biodegradabilidad de las nanopartículas y los efectos de éstas en la salud de la diversidad de especies(incluyendo la humana), en el corto y en el medio plazo, son de consideración puesto que se estima que podrían interferir en las funciones vitales. La bioacumulación y persistencia de las nanopartículas a lo largo de la cadena alimentaria es también un factor a tener en cuenta.

El asunto es complejo dado que en la nanociencia hay notables vacíos de conocimiento, entre los que se identifica como más importantes:

• (a) la insuficiente definición del punto en el que de hecho las propiedades cambian en relación con el tamaño.
• (b) la limitada claridad acerca de esas propiedades de la nanoescala.
• (c) el casi nulo conocimiento de las implicaciones de la interacción de las nanoestructuras con el medio natural.

Para ello es necesario determinar de modo general y particular las características de los nanomateriales en interacción con el medio natural(y consecuencias de sus posibles transformaciones). Esto es, por tanto, aspectos como: sus mecanismos de transporte o movimiento en aire, tierra y agua y su capacidad de difusión, de aglomeración, de deposición húmeda y seca, de sus propiedades gravitacionales; de su reactividad con moléculas o nanopartículas naturales(no diseñadas o nanoestructuradas) y cómo ello afecta sus características generales, incluyendo su toxicidad, o de cambios inducidos por reacciones fotocatalizadoras o inducidas por condiciones anaeróbicas.

La Royal Society suscribía en 2004 que "la evidencia sugiere que por lo menos algunas nanopartículas manufacturadas serán más tóxicas por unidad de masa que aquellas de la misma naturaleza pero de mayor dimensión. Esta toxicidad está relacionada con el área de superficie de las nanopartículas y con su reactividad química".

Tal reactividad química de la superficie de las nanopartículas es de mayor consideración ambiental, pues se piensa que las enzimas naturales presentes en el ambiente pueden cambiar las propiedades de la superficie de las nanopartículas, y convertirse en coloides. Estas nanopartículas con características coloidales podrían ser ideales para la transportación a larga distancia de material tóxico, como contaminantes hidrofóbicos y metales pesados, por ejemplo al reaccionar con moléculas mayores pero de menos movilidad, como las contenidas en fertilizantes y pesticidas.

Aplicaciones

Giran en torno al perfeccionamiento de materiales existentes y a la innovación de nuevos materiales. Las nanopartículas de zinc están siendo utilizadas para la fabricación de neumáticos de alto rendimiento; fibras para la fabricación de telas con propiedades antimanchas o antiarrugas; nanopartículas para cosméticos, fármacos y nuevos tratamientos terapéuticos; filtros-membranas de agua nanoestructurados; mejora de procesos productivos mediante la introducción de materiales más resistentes o eficientes; diseño de nuevos materiales para usos que van desde la electrónica, la aeronáutica y toda la industria del transporte.

Descubrimiento

Recientemente se ha desarrollado una nanopartícula que utiliza la luz y el calor para destruir tumores. Además es orgánica y biodegradable.

Este descubrimiento se ha realizado por investigadores del Hospital Princesa Margarita en Ontario (Canadá) y de otras instituciones también de otros países que han constituido un equipo numeroso y de diversas especialidades. Gang Zheng ha sido el coordinador general de este estudio. Los resultados se han publicado en la revista Nature Materials.^[1]

Gang Zheng explica que: “combinamos elementos que se producen de forma natural (clorofila y lípidos) para crear una nanopartícula que muestra potencial para numerosos tipos de aplicaciones basadas en la luz. Permite que pueda llenarse de fármacos para tratar el tumor al que se dirige”.

Los investigadores explican que la terapia fototérmica utiliza luz y calor para destruir los tumores. La partícula absorbe mucha luz para acumularla en los tumores. Una vez que la nanopartícula alcanza su tumor objetivo se vuelve fluorescente para indicar “misión cumplida”.

Concluye Zheng: “La seguridad sin precedentes de esta nonopartícula en el organismo es la guinda del pastel".^[2]

La novedad de este estudio es que utiliza elementos orgánicos, pues otros equipos experimentan calentando nanopartículas de oro con luz para eliminar las células tumorales.^{[3] [4]}

Referencias

Véase también

• Punto cuántico
• Silicio nanocristalino
• cristal fotónico
• Nanotecnología
• Nanobiotecnología
• Liposoma
• Nanomateriales
• Análisis de seguimiento de nanopartícula

Enlaces externos

• International Liposome Society
• Assessing health risks of nanoparticles summary by GreenFacts of the European Commission SCENIHR assessment
• Acquisition, evaluation and public orientated presentation of societal relevant data and findings for nanomaterials (DaNa)
• Detección de las nanopartículas