(PhysOrg.com) - La tendencia de las nanopartículas a agruparse en solución - "aglomeración" - es de gran interés porque el tamaño de los grupos juega un papel importante en el comportamiento de los materiales. Toxicidad, la persistencia de los nanomateriales en el medio ambiente, su eficacia como biosensores y, para esa materia, la precisión de los experimentos para medir estos factores, se sabe que todos se ven afectados por la aglomeración y el tamaño de los conglomerados. Un trabajo reciente en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología ofrece una forma de medir con precisión tanto la distribución de tamaños de conglomerados en una muestra como la absorción de luz característica para cada tamaño. Esto último es importante para la aplicación de nanopartículas en biosensores.

Un buen ejemplo de la posible aplicación del trabajo, dice el ingeniero biomédico del NIST Justin Zook, está en el desarrollo de biosensores de nanopartículas para pruebas de embarazo ultrasensibles. Las nanopartículas de oro se pueden recubrir con anticuerpos contra una hormona producida por un embrión poco después de la concepción. Varias nanopartículas de oro pueden unirse a cada hormona, formando grupos que tienen un color diferente al de las nanopartículas de oro no agrupadas. Pero solo ciertos grupos de tamaños son óptimos para esta medida, por lo tanto, saber cómo cambia la absorbancia de la luz con el tamaño del grupo facilita el diseño de los biosensores para dar como resultado grupos del tamaño adecuado.

El equipo del NIST preparó por primera vez muestras de nanopartículas de oro, un nanomaterial ampliamente utilizado en biología, en una solución de cultivo celular estándar. utilizando su técnica previamente desarrollada para crear muestras con una distribución controlada de tamaños. Se permite que las partículas se aglomeren en grupos que crecen gradualmente y el proceso de aglomeración se "apaga" después de períodos de tiempo variables mediante la adición de un agente estabilizador que previene una mayor aglomeración.

Luego utilizaron una técnica llamada ultracentrifugación analítica (AUC) para clasificar simultáneamente los grupos por tamaño y medir su absorción de luz. La centrífuga hace que los grupos de nanopartículas se separen por tamaño, El pequeño, los racimos más ligeros se mueven más lentamente que los más grandes. Mientras esto sucede, los recipientes de muestra se escanean repetidamente con luz y se registra la cantidad de luz que pasa a través de la muestra para cada color o frecuencia. Cuanto mayor sea el grupo, más luz es absorbida por las frecuencias más bajas. La medición de la absorción por frecuencia en los recipientes de muestra permite a los investigadores observar la separación gradual de los tamaños de los grupos y correlacionar las frecuencias absorbidas con tamaños de grupos específicos.

La mayoría de las mediciones anteriores de espectros de absorción para soluciones de nanopartículas solo pudieron medir los espectros de masa, es decir, la absorción de todos los diferentes tamaños de grupos mezclados. AUC permite medir la cantidad y distribución de cada grupo de nanopartículas sin confundirse con otros componentes en mezclas biológicas complejas, como las proteínas. La técnica se había utilizado anteriormente solo para realizar estas mediciones para nanopartículas individuales en solución. Los investigadores del NIST son los primeros en demostrar que el procedimiento también funciona para grupos de nanopartículas.