jueves, 28 de mayo de 2020

Arreglos 3D de nano-objetos empleando vóxeles de ADN prescrito y controlados por valencia


La posibilidad de organizar objetos de tamaño nanométrico en matrices tridimensionales (3D) bien definidas constituye un importante avance para el diseño y la síntesis de nanomateriales con aplicaciones específicas. Sin embargo, a pesar de los éxitos en el ensamblaje de nanopartículas, la mayoría de los métodos desarrollados se limitan al sistema de interés y, en particular, no son compatibles totalmente con las biomoléculas.

Un equipo de investigadores de Estados Unidos y China presentó un nuevo enfoque que posiciona al ADN como un elemento de andamiaje 3D universal con un potencial significativo para organizar puntos cuánticos, enzimas y otros objetos nanométricos.

La metodología permite la fabricación de distintas redes 3D de diferentes nanomateriales, utilizando vóxeles de ADN prescritos y controlados por la valencia de sus enlaces. Los vóxeles consisten en unidades de ADN con diferentes geometrías (tetraedros, octaedros y cubos) coordinados en enrejados 3D que integran nano-objetos en su interior. La valencia y la coordinación de los nano-objetos son determinados por los vértices del vóxel, que pueden unirse entre sí mediante hibridación. Tales vóxeles de material de ADN definen la simetría de la red a través de la valencia establecida espacialmente, lo que desacopla al enrejado 3D de las propiedades físicas y morfológicas intrínsecas de los nano-objetos. Ofrecen la posibilidad de ensamblar nanopartículas metálicas, semiconductoras o superredes de proteínas con potencial en aplicaciones como matrices 3D emisoras de luz o enzimáticas de actividad incrementada.

Los resultados fueron publicados en Nature Materials

Mas información en MRS Bulletin

jueves, 21 de mayo de 2020

Nanomateriales diseñados para aplicaciones antimicrobianas: una revisión


La resistencia que desarrollan los microorganismos al adaptarse a los antibióticos en tiempos relativamente cortos constituye un grave problema de salud pública. Por otra parte, está bien establecido que las propiedades fisicoquímicas de las nanopartículas (NPs) son diferentes que el mismo material en una escala de tamaño mayor; en particular, presentan propiedades biocidas o antimicrobianas que ofrecen una alternativa a los antibióticos y se les ha denominado materiales "nano-antimicrobianos". 

Las propiedades antimicrobianas del cobre, la plata, el óxido de zinc y otros materiales similares se conocen desde hace muchos siglos y la evidencia ha confirmado que los microorganismos no pueden adaptarse a estos materiales. Su uso en forma de NPs mejora aún más este efecto.

Uno de los mecanismos de acción bactericida de las NPs ocurre cuando las NPs interaccionan con la superficie bacteriana,  lo que  puede causar que las NPs liberen iones y los transfieran al microorganismo (efecto oligodinámico), ocasionando un desequilibrio de radicales libres (el llamado "estrés oxidativo") y su muerte. 

Esta revisión, realizada por un grupo internacional de investigadores,  contiene una cantidad significativa de datos sobre la actividad antimicrobiana de  nanopartículas de una amplia variedad de materiales y los métodos  para su aplicación en diversos campos: en medicina, como agentes antimicrobianos en textiles y telas,  en pinturas protectoras, en envases de alimentos y para desinfectar el agua, entre otras.

Esto fue publicado recientemente en Applied Materials Today

jueves, 14 de mayo de 2020

Nuevo nanocristal magnético con múltiples aplicaciones potenciales



Las espinelas son óxidos con fórmulas químicas del tipo AB2O4, donde A es un catión metálico divalente (ion positivo), B es un catión metálico trivalente y O es oxígeno. Sus propiedades magnéticas han despertado interés por su potencial  uso en una gran variedad de aplicaciones tecnológicas. 

Una espinela de MnCr2O4 fue sintetizada por científicos de Brasil y de la India, y dopada con Zn por el método de combustión en solución para obtener una nanopartícula con la estructura Mn0.5Zn0.5Cr2O4.

Se midieron las propiedades estructurales, vibracionales, electrónicas y magnéticas de las nanopartículas de Mn0.5Zn0.5Cr2O4. La estructura se comprobó por difracción de rayos X (DRX), difracción de neutrones, espectroscopía de fotoelectrones de rayos X y análisis Raman y, teóricamente, aplicando la teoría de la funcional de la densidad electrónica (DFT). Se encontró que el tamaño promedio de los nanocristales es de 8 nm con estructura de espinela cúbica. La magnetización dependiente del campo confirma que las muestras son paramagnéticas a 300 K y antiferromagnéticas a 3 K. La susceptibilidad dependiente de la temperatura revela que la transición de la fase paramagnética a la fase antiferromagnética ocurre a 19 K (TN). 

Estas espinelas se pueden utilizar como sensores de gas, transportadores de fármacos, medios de almacenamiento de datos y en componentes de sistemas de telecomunicaciones.

Los resultados se publicaron en Journal of Magnetism and Magnetic Materials
Mas información en Nanotechnology News

viernes, 8 de mayo de 2020

Nanotubos de carbono y óxido de nanografeno para combatir bacterias resistentes a fármacos


La resistencia a los antibióticos es un problema de salud internacional que anualmente ocasiona la muerte de 700,000 personas. La tetraciclina pertenece a una de las familias de antibióticos que más se prescribe. Una de las bacterias patógenas que ha adquirido resistencia a éste y otros antibióticos es Escherichia coli

En este trabajo, investigadores de Estados Unidos obtuvieron nanotubos de carbono de pared sencilla (SWNT) así como óxido de nanografeno (NGO) y los cargaron por adsorción física con tetraciclina. Administraron estos nanotrasportadores a un cultivo de bacterias E. coli resistentes a la tetraciclina y compararon su capacidad para eliminarlas. 

Los resultados indicaron que ambos nanomateriales son capaces de penetrar al interior de las bacterias y de eliminarlas, introduciendo en ellas una concentración de tetraciclina mucho menor que la concentración de tetraciclina libre necesaria para inhibir su crecimiento. Debido a la forma cilíndrica o de aguja de los SWNT, éstos se introducen en las bacterias con mayor facilidad que los NGO, lo que incrementa su capacidad de entregar el antibiótico, esquivando los sistemas de resistencia de la bacteria e inhibiendo su crecimiento con eficacia. 

Este trabajo evidencia la  ventaja de los nanomateriales con forma de aguja como nuevos nanotransportadores para combatir bacterias resistentes a fármacos.

El trabajo se publicó en ACS Applied Nano Materials.