(PhysOrg.com) - Hoy en día, la vida cotidiana sería inconcebible sin la nanotecnología. También está siempre presente en la tecnología médica, tanto en terapia como en diagnóstico. Investigadores de ETH Zurich han preparado nanopartículas de plata en un estudio interdisciplinario de tal manera que ofrecen un mayor potencial en este campo.

Nanopartículas de plata, menor que una diezmilésima de milímetro, tienen propiedades ópticas especiales que albergan aplicaciones particularmente prometedoras para la tecnología médica. El único problema:las partículas de nanoplata emiten iones de plata, que son tóxicos para las células. Científicos dirigidos por Sotiris Pratsinis, profesor del Laboratorio de Tecnología de Partículas del Instituto de Ingeniería de Procesos de ETH Zurich, ahora han logrado preparar las partículas de plata de tal manera que evitan que liberen iones tóxicos pero dejan intactas sus propiedades ópticas, las llamadas plasmónicas. Esto significa que las partículas se pueden utilizar en medicina como sensores plasmónicos para identificar patógenos o con fines terapéuticos.

La capa de dióxido de silicio protege las células.

Para sortear el problema de la toxicidad, los científicos recubrieron las nanopartículas con una capa de dióxido de silicio de dos nanómetros de espesor mediante un procedimiento especial. En su tesis doctoral dirigida por Pratsinis, Georgios Sotiriou comparó el impacto de las nanopartículas de plata sin tratar con las nanopartículas recubiertas solo parcialmente y completadas en una serie de experimentos.

En el caso de las partículas completamente recubiertas, la carcasa transparente no afecta las propiedades especiales de luz de estos biosensores. Y como los iones de plata no pueden penetrar la cáscara, no hay peligro para las células. Para demostrar esto, los científicos se asociaron con Sven Panke, profesor del Departamento de Biosistemas de ETH Zurich, y agregó la bacteria Eschericha coli a las partículas, que continuó reproduciéndose ileso.

Usando efectos cuánticos

Las propiedades plasmónicas particulares se derivan de los efectos cuánticos de los electrones en las nanopartículas de plata:la luz interactúa con los electrones en la superficie de los sensores plasmónicos, haciendo que oscilen. De este modo, la luz entrante se absorbe en gran medida y se dispersa. Por tanto, los sensores plasmónicos brillan bajo la denominada iluminación de campo oscuro. Como consecuencia, son solo el boleto para detectar virus, bacterias o células cancerosas, por ejemplo, o transportar la medicación aplicada a los sensores a un lugar específico del cuerpo humano.

Equipado con un anticuerpo, las partículas se pueden unir a biomoléculas predeterminadas. Es más, en colaboración con Janos Vörös, profesor del Instituto de Ingeniería Biomédica de ETH Zurich, los científicos pudieron demostrar que también se pueden utilizar como los denominados sensores sin etiquetas. Esto significa que cualquier molécula de proteína en el torrente sanguíneo se adhiere al sensor solo a través de la absorción física entre la molécula y la superficie del sensor y, por lo tanto, puede detectarse. Esto se reveló en experimentos que utilizaron albúmina de suero bovino como molécula de proteína modelo. Las moléculas de proteína pegadas a los sensores desencadenan un cambio local en el índice de refracción de los sensores plasmónicos. El índice de refracción más alto de la solución hace que la absorción óptica del sensor cambie a una longitud de onda de luz más alta. Esto hace que las biomoléculas sean visibles, lo que significa que pueden detectarse fácilmente.

Pero las nanopartículas de plata preparadas también tienen otra ventaja, subraya Sotiriou:"Las nanopartículas recubiertas son estables en suspensiones de suero, sin que tengamos que añadir sustancias que puedan interrumpir el experimento ".

El transporte también es posible

En un estudio de seguimiento publicado recientemente en Chemistry of Materials, El equipo de Pratsinis describe cómo se puede mejorar aún más la funcionalidad de las nanopartículas de plata recubiertas de dióxido de silicio:en colaboración con Ann Hirt, profesor del Instituto de Geofísica de ETH Zurich, los investigadores recubren un óxido de hierro y una partícula de plata juntos, haciendo así que el biosensor también sea magnético.

Estas partículas multifuncionales pueden unirse a células particulares (por ejemplo, células cancerosas como las células HeLa) y así detectarlas. como se demostró en experimentos llevados a cabo en el Instituto de Bioquímica de ETH Zurich en colaboración con Pierre-Yves Lozach. Las propiedades magnéticas de las partículas ahora también significan que las partículas se pueden guiar a un lugar determinado. Las partículas de nanoplata podrían adherirse a las células cancerosas y eliminarlas localmente utilizando el calor de un campo magnético de alta energía o radiación infrarroja. "Esto constituye una alternativa sumamente interesante para la destrucción no invasiva de tumores, 'Subraya Pratsinis.