¿Qué son las nanoparticulas?

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La nanopartícula es una unidad ultrafina con medidas en nanómetros (nm; 1 nm = 10−9 metros).

Las nanopartículas existen en el mundo natural y también se crean como resultado de actividades humanas. Debido a su tamaño submicroscópico, tienen características de material únicas y pueden ser utilizadas en distintas aplicaciones prácticas en una variedad de áreas que incluyen la medicina, ingeniería, catálisis, entre otras.

Tipos de nanopartículas

Según el tamaño, morfología,  propiedades físicas y químicas, se pueden clasificar en:

Nanopartículas a base de carbono

Las nanopartículas basadas en carbono incluyen dos materiales principales, los nanotubos de carbono (CNT) y los fullerenos. Los CNT son láminas de grafeno enrolladas en un tubo, siendo estos materiales que se utilizan principalmente para el refuerzo estructural, ya que son 100 veces más resistentes que el acero.

Los CNT se pueden clasificar en nanotubos de carbono de pared simple (SWCNT) y nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT). Los fullerenos son los alótropos de carbono que tienen una estructura de jaula hueca de sesenta o más átomos de carbono.

Nanopartículas de cerámica

Son sólidos inorgánicos formados por óxidos, carburos, carbonatos y fosfatos.

Estas nanopartículas tienen una alta resistencia al calor y la inercia química. Tienen aplicaciones en fotocatálisis, fotodegradación de colorantes, administración de fármacos e imágenes.

Nanopartículas de metal

nanoparticulas de metalLas nanopartículas metálicas se preparan a partir de precursores metálicos. Estas nanopartículas se pueden sintetizar mediante métodos químicos, electroquímicos o fotoquímicos.

En métodos químicos, las nanopartículas metálicas se obtienen reduciendo los precursores de iones metálicos en solución mediante agentes reductores químicos.

Nanopartículas semiconductoras

Las nanopartículas semiconductoras tienen propiedades como las de los metales y no metales y se encuentran en la tabla periódica de los grupos II-VI, III-V o IV-VI. Estas partículas tienen anchos de banda amplios, que al sintonizar muestran diferentes propiedades. Se utilizan en fotocatálisis, dispositivos electrónicos, fotoóptica y aplicaciones de división de agua.

Nanopartículas poliméricas

Son nanopartículas de base orgánica y dependiendo del método de preparación, estas tienen estructuras en forma de nanocapsulares o nanoesferas.

Una partícula de la nanoesfera tiene una estructura similar a la matriz, mientras que la partícula nanocapsular tiene una morfología del núcleo de la carcasa. En el primero, los compuestos activos y el polímero se dispersan uniformemente, mientras que en el último los compuestos activos están confinados y rodeados por una cubierta de polímero.

Nanopartículas a base de lípidos

Son generalmente de forma esférica con un diámetro que varía de 10 a 100 nm.

Consiste en un núcleo sólido hecho de lípido y una matriz que contiene moléculas lipófilas solubles y donde el núcleo externo de estas nanopartículas está estabilizado por surfactantes y emulsionantes.

Estas nanopartículas tienen diversas aplicaciones en el campo biomédico como portador de fármacos y liberación  de ARN en la terapia del cáncer.

Nanopartículas: Aplicaciones

Entrega más efectiva de medicamentos

En los llamados nanofármacos, los medicamentos se encapsulan en una escala microscópica. Siguiendo una especie de algoritmo molecular, la droga se entrega en la secuencia correcta, así se reduce los efectos colaterales y concentra las dosis en las regiones enfermas.

En el tratamiento del cáncer, la innovación garantiza la transferencia de los quimioterápicos solo a las células enfermas, evitando que las sanas sean alcanzadas.

Mejora de la calidad de los exámenes de imagen

Destacan  los sensores de tamaño parecido al de los átomos o moléculas, capaces de “leer” células, enzimas, anticuerpos y bacterias que reconocen cuando algo está mal. Los exámenes de imagen han avanzado mucho, principalmente en la detección cada vez más precoz de tumores.

Cirugías menos invasivas

Procedimientos inteligentes y mucho menos invasivos. Ejemplo, los adhesivos quirúrgicos con tecnología nano, que

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son capaces de evitar la sutura tradicional y también proporcionan una cicatrización más efectiva de la piel.

Tratamiento de aguas

En el área ambiental destaca el tratamiento de aguas por medio de la técnica que utiliza burbujas minúsculas, mucho menores que las que se ven en las gaseosas.

Las llamadas nanobombas liberan una corriente estática capaz de atraer bacterias y metales. Los radicales libres también se liberan y ayudan a destruir los virus presentes en el ambiente.

Mejora de la capacidad de conversión del CO2

Los estudios para la producción de plantas biónicas también han avanzado en los últimos tiempos. Además de expandir la capacidad de fotosíntesis de los vegetales, permitiendo la mayor conversión de CO2 en oxígeno, estos pueden ayudar a detectar la presencia de gases nocivos y contaminantes en el ambiente.

Menor uso de plaguicidas en la agricultura

Encapsular los propios pesticidas en una escala nano es algo prometedor para la agricultura y para la propia naturaleza.

Esto porque una cantidad diminuta de la sustancia garantiza la misma funcionalidad, reduciendo el uso del agua y ofreciendo más seguridad a las personas que trabajan en su aplicación.

Nanopartículas en el medio ambiente

La forma en que las nanopartículas se comportan en el medio ambiente es extremadamente compleja y aún no se han recogido datos experimentales sistemáticos para ayudar a comprender este proceso de forma exhaustiva.

Esta es la conclusión de un equipo del Instituto ETH de Zúrich, en Suiza y después de realizar una gran revisión de la literatura científica sobre el tema.

Estos afirman que sólo cuando los científicos adopten un enfoque más estandarizado será posible comprender los efectos que las nanopartículas tienen sobre el ambiente, incluyendo los seres humanos.

Y esto es esencial porque la industria de la nanotecnología está creciendo vertiginosamente, afirman. Cada año, miles de toneladas de nanopartículas fabricadas por el hombre se industrializan en todo el mundo y tarde o temprano terminarán llegando al agua y al suelo.

De acuerdo con el equipo, incluso los especialistas involucrados en los estudios científicos encuentran difícil decir exactamente lo que sucede a las nanopartículas una vez que lleguen al agua o al suelo.

Es una cuestión compleja, no sólo porque existen muchos tipos diferentes de nanopartículas artificiales, sino también porque se comportan de forma diferente en el ambiente dependiendo de las condiciones prevalecientes en cada lugar.

Incluso su comportamiento físico es una incógnita, ya que las sólidas se deforman como si fueran un líquido.

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