Los dispositivos electrónicos personales - teléfonos inteligentes, computadoras, televisores, tabletas, pantallas de todo tipo - son una fuente importante y creciente de desechos electrónicos del mundo. Muchos de estos productos usan nanomateriales, pero se sabe poco acerca de cómo estos materiales modernos ysus pequeñas partículas interactúan con el medio ambiente y los seres vivos.
Ahora, un equipo de investigación de químicos de la Universidad de Northwestern y colegas del Centro Nacional de Nanotecnología Sostenible ha descubierto que cuando ciertas nanopartículas recubiertas interactúan con organismos vivos resulta en nuevas propiedades que hacen que las nanopartículas se vuelvan pegajosas. Se forman coronas de lípidos fragmentados en las partículas, lo que hace que se peguen y se conviertan en largas hebras parecidas a algas marinas. Las nanopartículas con diámetros de 5 nanómetros forman estructuras largas que tienen un tamaño de micras en solución. Se desconoce el impacto en las células.
"¿Por qué no hacer una partícula que sea benigna desde el principio?", Dijo Franz M. Geiger, profesor de química en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. Lideró la parte noroeste de la investigación.
"Este estudio proporciona información sobre los mecanismos moleculares por los cuales las nanopartículas interactúan con los sistemas biológicos", dijo Geiger. "Esto puede ayudarnos a comprender y predecir por qué algunas combinaciones de recubrimiento de nanomateriales / ligandos son perjudiciales para los organismos celulares, mientras que otros no lo son. Podemosuse esto para diseñar nanopartículas que sean benignas por diseño "
Utilizando experimentos y simulaciones por computadora, el equipo de investigación estudió cómo las nanopartículas de oro envueltas en cuerdas con perlas cargadas positivamente interactúan con una variedad de modelos de membrana bicapa. Los investigadores encontraron que una capa casi circular de lípidos se forma espontáneamente alrededor de las partículas.Nunca se ha visto que las "coronas lipídicas fragmentadas" se formen a partir de membranas.
El estudio apunta a resolver problemas con la química. Los científicos pueden usar los hallazgos para diseñar un mejor recubrimiento de ligando para nanopartículas que evite la interacción amonio-fosfato, que causa la agregación. Los ligandos se usan en nanomateriales para estratificación.
Los resultados se publicarán el 18 de octubre en la revista Chem .
Geiger es el autor correspondiente del estudio. Otros autores incluyen científicos del Centro de Nanotecnología Sostenible y otros socios institucionales. Con sede en la Universidad de Wisconsin-Madison, el centro estudia nanomateriales diseñados y su interacción con el medio ambiente, incluidos los sistemas biológicos, amboslos aspectos negativos y positivos
"Las nanopartículas recogen partes de la membrana celular de lípidos como una bola de nieve rodando en un campo de nieve, y se vuelven pegajosas", dijo Geiger. "Este efecto involuntario ocurre debido a la presencia de nanopartículas. Puede llevar lípidos a lugares encélulas donde los lípidos no están destinados a ser ".
Los experimentos se realizaron en entornos de laboratorio idealizados que, sin embargo, son relevantes para los entornos encontrados a fines del verano en un vertedero, a 21-22 grados Celsius y un par de pies bajo tierra, donde se mezclan el suelo y el agua subterránea y comienza la cadena alimentaria.
Al emparejar experimentos espectroscópicos y de imágenes con simulaciones atomísticas y de grano grueso, los investigadores identificaron que el emparejamiento de iones entre los grupos de cabeza lipídica de las membranas biológicas y los grupos de amonio de policationes en la envoltura de nanopartículas conduce a la formación de coronas lipídicas fragmentadas.Las coronas engendran nuevas propiedades, incluyendo composición y adherencia, a las partículas con diámetros inferiores a 10 nanómetros.
Las ideas del estudio ayudan a predecir el impacto que el uso cada vez más extendido de nanomateriales de ingeniería tiene en el destino de las nanopartículas una vez que ingresan a la cadena alimentaria, lo que muchos de ellos eventualmente pueden hacer.
"Están surgiendo nuevas tecnologías y productos de consumo masivo que presentan nanomateriales como componentes operativos críticos", dijo Geiger. "Podemos cambiar el paradigma existente en la producción de nanomateriales hacia uno en el que las empresas diseñen nanomateriales para ser sostenibles desde el principio, en lugar dearriesgarse a retirar productos caros, o peor, en el futuro "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad del Noroeste . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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