Las nanopartículas (NPs) o nanomateriales, son materiales con tamaño menor a 100 nm por lo menos en alguna de sus dimensiones (un nanómetro, nm, equivale a una millonésima de un milímetro). En esta escala, las NPs presentan propiedades ópticas, electrónicas, magnéticas y mecánicas únicas que no se presentan en partículas con tamaños mayores. Las propiedades de estos nanomateriales quedan determinadas, por su tamaño, por su forma y por su composición. El diseño, entendimiento de sus propiedades y aplicaciones, son el objeto de estudio de la nanociencia y nanotecnología. Un área emergente que ya se encuentra en la fase de aplicaciones de segunda generación, que corresponde al aprovechamiento de las propiedades activas de los nanomateriales.
Para tener una idea de que tan pequeño es un nanómetro (nm) podemos mencionar que en un milímetro caben un millón de nanómetros; en el diámetro del cabello humano le caben en promedio 60 000 nm; los glóbulos rojos (transportan el oxigeno en nuestro cuerpo) y los glóbulos blancos (nuestro sistema inmunológico) le caben, en su diámetro, entre 8 000 y 20 000 nanómetros, mientras que el ancho de la cadena de ADN mide 2.5 nanómetros. Esto significa que una NP bien puede viajar por el torrente sanguíneo y no ser vista por nuestros glóbulos blancos, a menos que produzcan un efecto secundario que pueda ser sensado por nuestros glóbulos blancos.
La imagen anexa muestra el control de las propiedades fotoluminiscentes de NPs. La imagen superior corresponde a NPs semiconductoras también llamados puntos cuánticos (QDs) de CdSe (selenuro de cadmio) cuyo color de la luz emitida cambia del verde (2 nm) al rojo (5nm). La imagen inferior corresponde a NPs de ZrO2 (dióxido de zirconia) que contiene lantánidos, con la combinación adecuada de éstos últimos se pueden sintonizar todos los colores, incluyendo luz blanca. Sus aplicaciones son diversas, entre ellas el diseño de fuentes de luz LED, marcado de células cancerígenas, detección de proteínas y terapia contra cáncer.
Este video muestra una solución coloidal de NPs de magnetita (Fe3O4) dispersas en agua, con tamaño promedio de 6 nm, d. Las NPs magnéticas son atraídas por un imán, pueden por ejemplo transportar proteínas o medicamentos de un lado a otro; o bien cuando se someten a un campo magnético oscilante, las NPs siguen la oscilación y con ello presentan un incremento de temperatura de entre 42 y 44 grados centígrados que es suficiente para quemar una célula, el fenómeno se le conoce como hipertermia.
En nuestro grupo de investigación, en la Facultad de Ingeniería (civil, industrial y electromecánica) de la Universidad De La Salle Bajío (UDLSB), sintetizamos diferentes tipos de nanomateriales, estudiamos sus propiedades y las utilizamos en el diseño de fuentes de luz LED, celdas solares, seguridad de alimentos, biosensores y aplicaciones biomédicas que incluyen detección e imagen, entrega dirigida de medicamentos, terapia fotodinámica y fototérmica.