La funcionalidad de las nanopartículas en una gran cantidad de aplicaciones, incluida la administración de fármacos y la nanoóptica, a menudo está dictado por su masa y tamaño. Medir estas propiedades simultáneamente para la misma nanopartícula también ha sido un desafío.

Ahora, los científicos de la Universidad de Melbourne y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han descubierto que esta hazaña de medición se puede realizar pasando las nanopartículas, en su solución nativa, a través de un tubo mecánico sencillo y económico.

En un artículo publicado hoy en Nature Communications, los investigadores detallan cómo hicieron el descubrimiento utilizando instrumentación existente y nuevas matemáticas.

Los balances de masa simples funcionan siguiendo la frecuencia de un resonador mecánico. Pero, ¿se pueden usar estos balances para medir también el tamaño? Para abordar esta pregunta, el equipo estudió cómo se mueven las nanopartículas cuando se colocan en un tubo mecánico lleno de fluido que está vibrando.

Coautor principal y becario de investigación de la Universidad de Melbourne, Dr. Jesse F. Collis, dice que "si bien las aplicaciones anteriores se han centrado en el movimiento hacia arriba y hacia abajo de las nanopartículas en relación con el fluido circundante, nos preguntamos sobre el efecto del movimiento de rotación ".

Becario postdoctoral del MIT y coautor principal, Georgios Katsikis, hizo la observación experimental clave de que la vibración del tubo puede cambiar incluso cuando el tubo no vibra hacia arriba y hacia abajo.

"Esto me sorprendió. Todo el mundo había pensado que ningún movimiento hacia arriba y hacia abajo significaba que no había señal. Queríamos entender qué había detrás de esta señal".

Los científicos pensaban anteriormente que si flotas una nanopartícula en un tubo y la agitas, la respuesta sería proporcional a la masa de la partícula. Pero el nuevo estudio muestra que, Además de esta respuesta bien entendida, existe una segunda respuesta que es proporcional al tamaño de la partícula.

"Básicamente, la nanopartícula crea un agujero en el líquido que altera el flujo del líquido, ", Dijo el Dr. Collis." Es este fenómeno el que nos permite desarrollar nuevas matemáticas para vincular la vibración del tubo al agujero, y de ahí el tamaño de partícula además de su masa ".

Los hallazgos tienen importantes implicaciones para la biotecnología, donde el conocimiento del tamaño de partícula se puede utilizar para aumentar las aplicaciones existentes de masa. Los vectores virales en el desarrollo de vacunas se pueden pesar para verificar si el ADN se empaqueta con éxito dentro de un virus. El tamaño puede proporcionar información si el virus forma grupos de agregados, que reduce la eficacia del tratamiento.

Autores correspondientes, El profesor John Sader (Universidad de Melbourne) y el profesor Scott Manalis (MIT), dirigió los aspectos matemáticos y experimentales del estudio.

Los hallazgos fueron publicados en Comunicaciones de la naturaleza .