Las mismas propiedades que hacen que las nanopartículas diseñadas sean atractivas para numerosas aplicaciones:pequeñas como un virus, biológicamente y ambientalmente estable, y solubles en agua - también causan preocupación por sus impactos a largo plazo en la salud y seguridad ambiental (EHS). Una característica particular, la tendencia de las nanopartículas a agruparse en solución, es de gran interés porque el tamaño de estos grupos puede ser clave para determinar si son o no tóxicos para las células humanas. Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología han demostrado por primera vez un método para producir grupos de nanopartículas en una variedad de tamaños controlados que son estables en el tiempo para que sus efectos en las células puedan estudiarse adecuadamente. *

En sus pruebas, el equipo del NIST hizo muestras de oro, plata, óxido de cerio y nanopartículas de poliestireno cargadas positivamente y suspendidas por separado en medio de cultivo celular, permitiendo que se produzca aglutinación en cada uno. Detuvieron la aglomeración agregando una proteína, Albúmina de suero bovino (BSA), a las mezclas. Cuanto más tiempo se permitiera que las nanopartículas se agruparan, cuanto mayor sea el tamaño del grupo resultante. Por ejemplo, un rango de tiempos de agrupamiento usando nanopartículas de plata de 23 nanómetros produjo una distribución de masas entre 43 y 1, 400 nanómetros de diámetro. Se produjeron distribuciones de tamaño similares para los otros tres tipos de nanopartículas utilizando este método.

Los investigadores descubrieron que el uso de los mismos "tiempos de congelación", los puntos en los que se agregó BSA para detener el proceso, produjo distribuciones de tamaño consistentes para los cuatro tipos de nanopartículas. Adicionalmente, todas las dispersiones controladas por BSA permanecieron estables durante 2-3 días, que es suficiente para muchos estudios de toxicidad.

Habiendo demostrado con éxito que podían controlar la producción de grupos de nanopartículas de diferentes tamaños, A continuación, los investigadores querían demostrar que sus creaciones podían ponerse a trabajar. Se mezclaron racimos de nanopartículas de plata de diferentes tamaños con sangre de caballo en un intento de estudiar el impacto del tamaño de la agrupación en la toxicidad de los glóbulos rojos. La presencia de hemoglobina, la molécula a base de hierro en los glóbulos rojos que transporta oxígeno, les diría a los investigadores si las células habían sido lisadas (abiertas) por iones de plata liberados en la solución de los cúmulos. Sucesivamente, La medición de la cantidad de hemoglobina en solución para cada tamaño de grupo definiría el nivel de toxicidad, posiblemente relacionado con el nivel de liberación de iones de plata, para ese tamaño promedio específico.

Lo que encontraron los investigadores fue que la destrucción de glóbulos rojos disminuyó a medida que aumentaba el tamaño del grupo. Ellos plantean la hipótesis de que los grandes grupos de nanopartículas se disuelven más lentamente que los pequeños, y por lo tanto, libera menos iones de plata en la solución.

En el futuro, el equipo del NIST planea caracterizar aún más los diferentes tamaños de clúster que se pueden lograr a través de su método de producción, y luego usar esos grupos para estudiar el impacto en la citotoxicidad de los recubrimientos (como los polímeros) aplicados a las nanopartículas.