Una mirada a las nanopartículas

16/05/2024


Las nanopartículas, las minúsculas maravillas de la ciencia moderna, están teniendo un gran impacto en diversas industrias. Pero ¿qué son exactamente las nanopartículas? Son materiales con al menos una dimensión que oscila entre 1 y 100 nanómetros de longitud. Para ponerlo en perspectiva, una nanopartícula es aproximadamente 100 veces más pequeña que una célula promedio de nuestro cuerpo. Desde moléculas simples como la glucosa hasta nanomateriales dentro del rango de 1 a 100 nanómetros, las nanopartículas abarcan una amplia gama de materiales.

¿Cuáles son algunas aplicaciones de las nanopartículas?

Las nanopartículas cuentan con propiedades únicas en comparación con sus contrapartes de macro o microescala. Su enorme superficie los hace altamente reactivos, lo que lleva a avances en:

  • Convertidores catalíticos: Reducir las emisiones de los automóviles aumentando la eficiencia de reacción.
  • Entrega de medicamentos: Dirigirse a tejidos específicos para tratamientos menos invasivos y más eficaces, por ejemplo, tratamientos contra el cáncer. Las nanopartículas funcionalizadas permiten que los medicamentos se administren directamente a los tejidos afectados, minimizando los efectos secundarios y reduciendo los costos.
  • Tecnologías ópticas: Creando colores vibrantes y mejorando la manipulación de la luz. Estas propiedades únicas encuentran aplicaciones en tecnologías como la espectroscopia Raman mejorada en superficie.
  • Materiales súper resistentes: Los nanotubos de carbono, uno de los nanomateriales más famosos, cuentan con una resistencia excepcional debido a su alta relación de aspecto y sus fuertes enlaces covalentes. Superan a otros materiales por un margen significativo, lo que los hace invaluables en diversas industrias.
Las nanopartículas son aproximadamente 100 veces más pequeñas que una célula promedio de su cuerpo.

Clasificaciones de nanopartículas

Debido a las variaciones en morfología, tamaño y propiedades químicas, las nanopartículas (NP) se pueden clasificar en distintas categorías. A continuación se muestran algunas clases destacadas basadas en estas características físicas y químicas:

NP basadas en carbono

  • Los fullerenos y los nanotubos de carbono (CNT) son clases principales.
  • Los fullerenos son jaulas huecas globulares hechas de carbono.
  • Los CNT son estructuras tubulares alargadas.
  • Los CNT pueden ser metálicos o semiconductores.
  • Las aplicaciones incluyen conductividad eléctrica, resistencia y versatilidad.

NP de metal

  • Hecho puramente de precursores metálicos.
  • Posee propiedades optoeléctricas únicas debido a la resonancia de plasmón superficial localizada (LSPR).
  • Las NP de oro se utilizan para mejorar el muestreo SEM.
  • Las aplicaciones incluyen propiedades ópticas avanzadas y mejora del flujo electrónico.

NP de cerámica

  • Sólidos inorgánicos no metálicos sintetizados mediante calor y enfriamiento.
  • Disponible en varias formas: amorfa, policristalina, densa, porosa o hueca.
  • Las aplicaciones incluyen catálisis, fotocatálisis e imágenes.

NP semiconductores

  • Poseen propiedades entre metales y no metales.
  • Alteración significativa en las propiedades con sintonización de banda prohibida.
  • Las aplicaciones incluyen fotocatálisis, fotoóptica y dispositivos electrónicos.

NP poliméricas

  • NP de base orgánica, también conocidas como nanopartículas poliméricas (PNP).
  • Nanoesferas o con forma nanocapsular.
  • Fácilmente funcionalizado para diversas aplicaciones.

NP basadas en lípidos

  • Contienen restos lipídicos, principalmente esféricos.
  • Núcleo sólido formado por lípidos con una matriz que contiene moléculas lipófilas solubles.
  • Las aplicaciones incluyen portadores de fármacos, liberación de ARN en terapia contra el cáncer y aplicaciones biomédicas.

¿Cuáles son algunas de las preocupaciones sobre el uso de nanopartículas?

  • Riesgos de salud: Las nanopartículas pueden ingresar a las células y causar potencialmente problemas respiratorios, enfermedades cardíacas, mayor riesgo de enfermedades cardíacas, neurotoxicidad e irritación de la piel. Su pequeño tamaño y su mayor reactividad contribuyen a una mayor toxicidad en comparación con sus homólogos más grandes, lo que genera preocupación sobre la exposición a largo plazo y la acumulación en el cuerpo.
  • Impacto medioambiental: La dificultad para filtrarlos puede tener consecuencias ecológicas imprevistas. La toxicidad varía según factores como la composición, la solubilidad, la forma y el tamaño, lo que dificulta establecer requisitos de seguridad precisos. Las nanopartículas también pueden eludir los filtros tradicionales y presentar riesgos de explosiones de polvo, lo que enfatiza la necesidad de un manejo cuidadoso y una gestión de riesgos.

El caso del dióxido de titanio

Una nanopartícula común, el dióxido de titanio, encuentra un uso generalizado en tecnologías como baterías de iones de litio, sensores químicos, cosméticos y protectores solares. A pesar de estudios exhaustivos, los efectos de la exposición y los límites de exposición seguros siguen sin estar claros, lo que pone de relieve las complejidades de la toxicología de las nanopartículas.

La seguridad ante todo:

Dados los riesgos potenciales, un manejo responsable es crucial. Estas son algunas de las mejores prácticas:

  1. Controles de ingeniería: Utilice campanas extractoras ventiladas y filtros HEPA.
  2. Medidas Administrativas: Capacitar a los trabajadores sobre procedimientos de manipulación segura.
    Equipo de protección personal: Use respiradores, guantes y ropa adecuada.

Las nanopartículas ofrecen un potencial inmenso, pero con cautela. Al reconocer los riesgos y adoptar prácticas responsables, podemos aprovechar el poder de estos pequeños titanes para un futuro mejor.

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