Una mezcla de métodos hace más seguros los nanomateriales
El uso seguro de los nanomateriales y su rendimiento óptimo dependen en gran medida de sus superficies. Sin embargo, hasta la fecha ha sido difícil caracterizarlas de forma fiable. Dos nuevos estudios del Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM) demuestran ahora que sólo una combinación específica de métodos analíticos modernos puede ofrecer resultados fiables. Los investigadores han creado así una base importante para el uso seguro y sostenible de los nanomateriales.
Sus superficies desempeñan un papel clave a la hora de determinar cómo funcionan los nanomateriales, cómo interactúan con su entorno y hasta qué punto son seguros. Estas estructuras son a menudo complejas, reaccionan con sensibilidad a las condiciones ambientales y suelen ser difíciles de medir en condiciones prácticas. Los métodos de medición individuales suelen ofrecer resultados incompletos o específicos de cada método, por ejemplo, si no pueden distinguir claramente los recubrimientos superficiales de otros materiales. Para hacer frente a este reto, el BAM analizó en dos estudios distintos tipos de nanopartículas utilizadas en las ciencias de la vida y en productos de consumo. Se compararon sistemáticamente procedimientos de medición convencionales y de nuevo desarrollo, así como combinaciones de métodos.
Nanopartículas de óxido de hierro y partículas de sílice: Sólo una combinación específica de métodos para su caracterización proporciona una imagen completa y fiable de sus superficies.
BAM
Análisis más preciso de nanopartículas de óxido de hierro recubiertas de citrato
El primer estudio se centró en nanopartículas magnéticas de óxido de hierro con citrato como ligando superficial. Esta molécula se une a la superficie de las partículas e influye en su estabilidad e interacciones. El citrato garantiza que las partículas permanezcan estables en el agua, un requisito importante para aplicaciones en ciencias de la vida, medicina, tecnología medioambiental, tecnología de sensores o investigación de materiales. Los investigadores descubrieron que los métodos convencionales, como la termogravimetría, suelen proporcionar valores inexactos porque no pueden distinguir con fiabilidad el citrato de otras sustancias. Sólo la combinación de métodos analíticos modernos, en particular la cromatografía líquida de alto rendimiento y la espectroscopia de resonancia magnética nuclear cuantitativa (qNMR), permitió determinar con mucha más precisión el recubrimiento superficial. Para aplicar la qNMR a los nanomateriales magnéticos, hubo que desarrollar previamente una preparación especial de las muestras que eliminara de forma fiable los compuestos de hierro interferentes.
Los resultados se publicaron en la revista Analytical Chemistry y proceden de los proyectos europeos de metrología MetrINo y SMURFnano. Constituyen una base importante para futuras normas de medición y aplicaciones de la qNMR altamente selectiva en muestras difíciles, como los nanomateriales magnéticos.
Nuevos enfoques para determinar grupos funcionales en nanopartículas de sílice
En un segundo estudio realizado en el marco de SMURFnano, el equipo investigó métodos para caracterizar y cuantificar grupos funcionales, ligandos y recubrimientos en nanomateriales. El proyecto está financiado por el Programa Europeo de Metrología. El trabajo se centró en nanopartículas de sílice cuyas superficies están marcadas con los llamados grupos amino. Estos grupos actúan como pequeños "sitios de acoplamiento". Permiten combinar o modificar específicamente las partículas con otras sustancias, por ejemplo con colorantes, estructuras de reconocimiento específicas o biomoléculas. Estos grupos funcionales son cruciales para la estabilidad, compatibilidad y función de las partículas. Sin embargo, hasta ahora se carecía de métodos fiables para determinar su número exacto y su naturaleza química.
Los investigadores demostraron que sólo una combinación específica de métodos -como los ópticos, las técnicas electroquímicas, la qNMR y la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X- proporciona una imagen completa y fiable de la superficie de las partículas. Este conocimiento es fundamental para el control de calidad, el desarrollo de nuevos materiales y la evaluación de su seguridad. Las técnicas electroquímicas utilizadas se presentaron en la revista ACS Measurement Science Au.
Bases para futuras normas
"Nuestros estudios demuestran lo importante que es combinar distintos métodos de medición para evaluar la funcionalidad real y la seguridad de los nanomateriales", explica Ute Resch-Genger, directora del proyecto en BAM y coordinadora de SMURFnano. "Junto con los métodos de medición desarrollados y validados y los datos de referencia, se trata de un paso decisivo hacia el desarrollo de nanomateriales sostenibles y eficientes y su uso seguro."
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Alemán se puede encontrar aquí.
Más noticias del departamento ciencias
