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La ciencia y la tecnología son básicas en nuestro día a día, convivimos de manera habitual con ellas, aportándonos bienestar y una cierta…dependencia. A veces nos traen sorpresas, sobre todo si provienen del nanomundo, y materiales tan amados, conocidos y deseados como el oro (nanooro) se muestran diferentes, generando fenómenos físicos que solo ocurren a nivel nanométrico y creando aplicaciones que pueden ser muy útiles para nuestra vida diaria.

Oro parece, líquido es

Los materiales tienen un punto de fusión determinado, por ejemplo, el oro se derrite a 1064ºC. ¿Pero esto es realmente así?

En el caso del oro (y en algún caso más) el punto de fusión depende del tamaño, y por debajo de 50 nm el punto de fusión de los materiales comienza a disminuir, tal y cómo se puede observar en la curva adjunta.

Oro que te quiero verde

El oro cambia de color a escala nanométrica ¿Por qué?

El oro es un metal y tiene una configuración electrónica determinada y  característica, como otros metales, que impide la absorción de la luz visible haciendo que esta “rebote” (se refleje) se absorba provocando que toda la luz se refleje y confiriéndole al material el color metálico. En el caso del oro este se ve color amarillo/dorado debido a que el mismo es sensible a ese tipo de longitud de onda específica.

En el caso de tener el oro en el tamaño nano, este fenómeno cambia y la luz es capaz de atravesar la superficie del oro, provocando que todos los electrones se muevan de un lado a otro de la partícula de una determinada forma, coordinada, como el de un paso de baile (en este caso nada despasito ;D), generando un determinado color que además es dependiente del tamaño, porqué cada “paso de baile” depende del mismo, modificándose y generando un color diferente.

Por tanto, en el caso nano la luz correspondiente si se absorbe y vemos la partícula del color de la longitud de onda correspondiente. La palabra técnica de este fenómeno es Surface Plasmon Resonance (Resonancia Plasmónica de Superficie): “Resonancia” por el movimiento de los electrones, “plasmones” por el efecto incidente de luz y ondas, y “superficie” por el lugar donde acontece el fenómeno.

Este fenómeno también permite que parte del espectro electromagnético pueda ser bloqueado o reflejado y no absorbido, dando a las nanopartículas de oro la particularidad de poder absorber las ondas que el ser humano distingue (la luz visible) y bloquear aquellas ondas cercanas a la región visible del espectro electromagnético: la zona infrarroja y la zona ultravioleta.

Esta característica ofrece  una interesante aplicación en construcción, la del recubrimiento de vitrales con nanopartículas de oro: Se recubre un papel especial con una película delgada de nanopartículas de oro para que además de bloquear los rayos ultravioletas se bloquee también los rayos u ondas infrarrojas. Con esto se lograría rechazar la entrada o salida del calor producido por dichos rayos.

Por último, este control del color encuentra una gran utilidad en el diagnóstico por imágenes, la aplicación más desarrollada hasta la fecha para el nanooro.

Lecciones de historia: Copa Licurgus

Las nanopartículas de oro se usan desde tiempos pretéritos para aportar el color rojo al vidrio. Tenemos el ejemplo de la copa romana Licurgus. En función de cómo iluminamos la copa, puede ser verde (iluminación delantera) o roja (trasera). El efecto es causado por partículas de oro de alrededor de 50 nm incrustadas en el vidrio.

Propiedades fototérmicas: Los nanocalentadores

El nanooro tiene excelentes propiedades fototérmicas, por las que, al ser activadas en presencia de luz láser, desprenden calor. Como comentábamos antes, estas propiedades provienen de las oscilaciones resonantes de sus electrones libres en presencia de luz, haciendo que una colección de pequeñas nanopartículas puede calentar localmente un área de mil veces su tamaño, actuando como auténticos «calefactores nanoscópicos activados por  luz». Esta propiedad abre grandes expectativas principalmente en el tratamiento fototérmico (hipertérmico) láser selectivo de las células tumorales, pero también en la liberación de moléculas activas «a demanda» en lugares específicos del organismo, en la destrucción de virus y bacterias y en la desnaturalización de proteínas y ácidos nucleicos.

El nanooro que todo lo cura

Si hay un campo donde la nanotecnología es y será importante, este es el campo de la nanomedicina y uno de los reyes de la nanomedicina es el oro nanométrico, por tanto, hay para un post sólo con este tema, aquí haré un pequeño resumen.

Algunas aplicaciones terapéuticas de las nanopartículas de oro

Años a…

Desde la antigüedad ya se utiliza el oro con fines médicos, por ejemplo, se usaba oro coloidal en China hace 5000 años. En el siglo XVI el oro era utilizado para tratar la epilepsia y a principios del siglo XIX se usaba en el tratamiento de la sífilis. Se ha aprovehado el efecto bacteriostático del cianuro de oro frente al bacilo de la tuberculosis o se usa en el tratamiento de la artritis reumatoide y otras enfermedades reumáticas, incluyendo la psoriasis y el lupus eritematoso.

La reina de las mil caras

Las nanopartículas de oro presentan una elevadísima área superficial, por lo que pueden ser fácilmente funcionalizadas y bioconjugadas con un amplio abanico de ligandos (anticuerpos, polímeros, sondas de diagnóstico, fármacos, material genético…). Una nanopartícula de 2 nm de diámetro, en principio,podría ser conjugada por hasta 100 moléculas en los ligandos disponibles. Su funcionalización se realiza generalmente mediante enlaces «tiol», si bien también muestran afinidad por los grupos amino, fosfito y bisulfito.

El nanooro: Menos es más

Hoy en día se está realizando un gran esfuerzo investigador en desarrollar futuras terapias contra el cáncer en las cuales las nanopartículas serían las encargadas de administrar el fármaco directamente a la célula tumoral. De esta forma las células sanas se verían poco afectadas y por tanto se minimizarían los efectos secundarios de las actuales terapias.

Esta claro que el oro nanométrico ofrece uas increibles posibilidades, en este post he hecho una pequeña pincelada que intentaré profundizar en futuros post

Espero que os haya gustado

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