Investigadores crean nanoestrellas de oro usando un peptoide

 

La síntesis de nanomateriales inspirada en procesos biológicos ofrece potencial para controlar el crecimiento de partículas; sin embargo, ha sido un reto controlar la interacción biomaterial-partícula con precisión. 

 

Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía y la Universidad de Washington (UW) en Estados Unidos, diseñaron con éxito una molécula orgánica que puede dirigir átomos de oro para formar estrellas perfectas a nanoescala. Su enfoque se inspiró en que las proteínas pueden controlar la síntesis de materiales con estructuras muy precisas.

 

Para crear las nanoestrellas, los investigadores sintetizaron secuencias de peptoides, que son polímeros sintéticos programables similares a las proteínas. Los peptoides guían a las partículas de oro para que se adhieran y formen nanoestructuras de cinco maclas, al mismo tiempo que estabilizan las facetas de la estructura cristalina. 

 

Las observaciones por microscopía electrónica de transmisión (TEM) ex situ y en fase líquida muestran un equilibrio entre la unión de partículas sesgadas y cerca de los puntos estelares. El crecimiento preferencial a lo largo de la dirección [100] y la estabilización de las facetas (111) son fundamentales para formar partículas en forma de estrella.

 

Esta investigación representa un paso importante hacia la comprensión y el control de la forma de las nanopartículas metálicas y la creación de materiales avanzados con propiedades ajustables. Los nanomateriales metálicos en forma de estrella exhiben características únicas que son útiles para detectar bacterias patógenas, entre otras aplicaciones de salud. 

 

Este trabajo fue publicado recientemente en la revista Angewandte Chemie.

Evaluación toxicológica de nanomateriales en modelos in vitro de células de pulmón

 Las evaluaciones toxicológicas de nanomateriales en células animales, tradicionalmente se llevan a cabo suspendiendo nanopartículas (NPs) en un medio líquido que contiene los nutrientes necesarios para que las células crezcan. Sin embargo, estos escenarios experimentales no reflejan las condiciones fisiológicas naturales de las exposiciones aéreas. 

 

Para el estudio del efecto de los nanomateriales (NMs) sobre células de las vías respiratorias se utilizan NPs en forma de aerosol, que son administradas directamente en la interfaz aire-líquido. Sin embargo, estos ensayos requieren de una infraestructura especializada y costosa. 

 

Para corroborar si la exposición a areosoles de NPs induce una respuesta celular diferente a la que se observa con los métodos tradicionales, investigadores de Suecia utilizaron las células A549 de pulmón (alveolos) humano y compararon el efecto de las NPs de ZnO mediante el sistema conocido como Cámara de Nano Aerosoles para la Toxicidad in vitro (NACIVT, por sus siglas en inglés), con el efecto mediante el sistema tradicional de cultivo sumergido de células también conocido como interfaz líquido-aire (ALI, por sus siglas en inglés). Imitaron las concentraciones de NPs de ZnO en una exposición ocupacional (1 µg/cm2).

 

Se observó que, en contraste con el sistema ALI, en el sistema NACIVIT las NPs de ZnO indujeron un aumento significativo en la actividad metabólica celular, la producción y liberación de citocinas pro-inflamatorias IL-8 y MCP-1. Por lo tanto, las respuestas celulares inducidas por las NPs de ZnO en el sistema NACIVT son más preponderantes que en el ALI. 

 

Estos resultados respaldan el uso de sistemas de exposición fisiológicamente más realistas para evaluar la toxicidad los NMs presentes en el aire, lo que contribuye a aumentar los conocimientos sobre las respuestas toxicológicas a la exposición aérea a las NPs.

 

Los resultados fueron publicados en Nanotoxicology

Obtención de grafeno de alta calidad mediante la reacción de Boudouard

 

El descubrimiento del grafeno se ha convertido en un hito de la física del estado sólido contemporáneo y de la ciencia de los materiales.  

Uno de los métodos más avanzados para la producción de grafeno es el de depósito por descomposición química de vapores (CVD, por sus siglas del inglés chemical vapor deposition), mediante el cual se realiza la descomposición catalítica de una fuente de C en estado gaseoso (generalmente hidrocarburos) sobre sustratos metálicos. La síntesis de capas monocristalinas de grafeno es un reto importante para la catálisis ya que la precipitación de carbono debe terminarse al completarse la primera monocapa grafítica.

 

En este trabajo, siguiendo la ruta de síntesis para producir nanotubos de carbono de pared simple a partir del proceso de CO a altas presiones, se propone la síntesis de grafeno monocristalino de ultra alta pureza en decenas de minutos. Por primera vez, se utiliza la reacción de Boudouard* para producir monocapas sobre la superficie del catalizador metálico. La técnica CVD, en este caso, evita el uso de sistemas de vacío y es libre de hidrógeno atómico o molecular.

 

Esta ruta de síntesis abre la posibilidad de producir grafeno mediante un proceso a presión ambiental o más alta, utilizando CO con un reducido número de parámetros a controlar (presión, temperatura de la síntesis y concentración de CO₂) y con mayor seguridad al ser libre de hidrógeno. El control de la relación CO/CO₂inhibe la nucleación de grafeno y mantiene una alta tasa de producción de semillas de grafeno para lograr monocristales a gran escala.

 

* Reacción de Boudouard. Reacción química de dismutación o desproporción, en la que se gasifica carbón con CO₂ para la obtención de CO, o su ecuación reversa, en la cual se forma grafeno: 2CO ↔ CO₂ + C.

Los resultados fueron publicados en Advance Science