La exposición a corto plazo a nanopartículas diseñadas que se utilizan en la fabricación de semiconductores presenta un riesgo mínimo para las personas o el medio ambiente. según un artículo de investigación ampliamente leído de un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Arizona.

Escrito en coautoría por 27 investigadores de ocho universidades de EE. UU., el artículo, "Físico, Caracterización química e toxicológica in vitro de nanopartículas en suspensiones de planarización químico-mecánica utilizadas en la industria de los semiconductores:hacia evaluaciones de seguridad y salud ambiental, "fue publicado en la revista Royal Society of Chemistry Nano de ciencias ambientales en mayo de 2015. El periódico, lo que exige un análisis más detallado de la toxicidad potencial durante períodos de exposición más prolongados, fue uno de los 10 artículos más descargados de la revista en 2015.

El investigador de la UA y coautor del artículo Reyes Sierra utilizó un microscopio electrónico para adquirir esta imagen de nanopartículas de sílice.

"Este estudio es extremadamente relevante tanto para la industria como para el público, "dijo Reyes Sierra, investigador principal del estudio y profesor de ingeniería química y ambiental en la Universidad de Arizona.

La investigación fue apoyada en gran medida por el Centro de Investigación de Ingeniería SRC de Semiconductor Research Corporation sobre Fabricación de Semiconductores Ambientalmente Benignos, un consorcio con sede en UA que celebra su vigésimo año. Los coautores del artículo incluyen al director del centro, El profesor de UA Regents, Farhang Shadman, y estudiantes graduados actuales y anteriores de la UA en ingeniería ambiental.

Pequeña maravilla

Las nanopartículas tienen un tamaño inferior a 100 nanómetros. Con una millonésima parte del tamaño de la cabeza de un alfiler, una milésima del ancho de un cabello humano, son algunos de los materiales más pequeños conocidos. Pueden existir de forma natural:en el hollín, por ejemplo, pero se han diseñado solo en los últimos 30 años.

Las nanopartículas diseñadas se utilizan para fabricar semiconductores, paneles solares, satélites envasado de alimentos, aditivos alimentarios, baterías Bates de beisbol, productos cosméticos, protector solar y un sinnúmero de otros productos. También son muy prometedores para aplicaciones biomédicas, como los sistemas de administración de fármacos contra el cáncer.

Diseñar y estudiar materiales a nanoescala no es poca cosa. La mayoría de los investigadores universitarios los producen en el laboratorio para aproximarse a los que se utilizan en la industria. Pero para este estudio, Cabot Microelectronics proporcionó a los investigadores lechadas de nanopartículas diseñadas.

"Menos algunos ingredientes patentados, nuestras lechadas eran exactamente las mismas que las utilizadas por empresas como Intel e IBM, "Dijo Sierra. Ambas empresas colaboraron en el estudio.

Los ingenieros analizaron el físico, atributos químicos y biológicos de cuatro nanomateriales de óxido metálico:ceria, alúmina, y dos formas de sílice, comúnmente utilizadas en lechadas de planarización química mecánica para fabricar semiconductores.

Fabricación limpia

La planarización química mecánica es el proceso utilizado para grabar y pulir las obleas de silicio para que sean lisas y planas, de modo que los cientos de chips de silicio adheridos a sus superficies produzcan circuitos que funcionen correctamente. Incluso el rasguño más infinitesimal en una oblea puede causar estragos en los circuitos.

Cuando su trabajo haya terminado, Las nanopartículas artificiales se liberan en las instalaciones de tratamiento de aguas residuales. Las nanopartículas diseñadas no están reguladas, y su prevalencia en el medio ambiente es poco conocida.

Investigadores de la UA y de todo el mundo están estudiando los efectos potenciales de estos diminutos y complejos materiales en la salud humana y el medio ambiente.

"Una de las pocas cosas que sabemos con certeza sobre las nanopartículas diseñadas es que se comportan de manera muy diferente a otros materiales, "Sierra dijo". Por ejemplo, tienen una superficie mucho mayor en relación con su volumen, lo que puede hacerlos más reactivos. No sabemos si esta mayor reactividad se traduce en una mayor toxicidad ".

Los investigadores expusieron las cuatro nanopartículas, suspendido en lechadas separadas, al adenocarcinoma de células epiteliales basales alveolares humanas en dosis de hasta 2, 000 miligramos por litro durante 24 a 38 horas, y a las células de bacterias marinas, Aliivibrio fischeri, hasta 1, 300 miligramos por litro durante aproximadamente 30 minutos.

Estas concentraciones son mucho más altas de lo que cabría esperar en el medio ambiente, Dijo Sierra.

Usando una variedad de técnicas, incluidos los bioensayos de toxicidad, microscopio de electrones, espectrometría de masas y dispersión láser, para medir factores como el tamaño de las partículas, área de superficie y composición de partículas, los investigadores determinaron que las cuatro nanopartículas presentaban un riesgo bajo para las células humanas y bacterianas.

"Estas nanopartículas no mostraron efectos adversos sobre las células humanas o las bacterias, incluso a concentraciones muy altas, ", Dijo Sierra." Las células mostraron el mismo comportamiento que las células que no fueron expuestas a nanopartículas ".

Los autores recomendaron más estudios para caracterizar los posibles efectos adversos a exposiciones más prolongadas y concentraciones más altas.

"Piense en un pez en un arroyo donde se descargan aguas residuales que contienen nanopartículas, "Dijo Sierra." La exposición a las nanopartículas podría durar mucho más ".