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Por Dr. Juan Luis Pichardo

La nanofotónica es una de las áreas de investigación más jóvenes en el CIO, aquí se producen y caracterizan nanomateriales (NM) orgánicos e inorgánicos que exhiben propiedades ópticas útiles para el diseño de sensores ópticos, celdas solares, dispositivos nanofotónicos y biomedicina, entre otras aplicaciones. Históricamente las nanopartículas (NPs) de oro (Au) y plata (Ag) fueron usadas por los mesopotámicos, romanos y egipcios para la fabricación de utensilios ornamentales; por ejemplo, la copa Lycurgus exhibe un efecto dicroico (siglo IV, Roma), véase figura 1A: la luz reflejada por la superficie de la copa muestra un tono verdoso, mientras que cuando la luz pasa a través de la copa se percibe un tono rojo-rubí.


Fig1. A) Copa de Lycurgus y B) soluciones coloidales de Au y Ag.

En la década de 1980, al analizar la copa mediante microscopia electrónica de transmisión, se encontró que la matriz de vidrio contenía NPs de oro (5-20nm) y plata (5-10nm), las cuales son responsables de este fenómeno óptico. Las propiedades ópticas de las NPs son conferidas, debido al movimiento colectivo de los electrones libres presentes en la superficie del metal, al ser estos estimulados por luz de un color específico. Esta oscilación se conoce como resonancia de plasmón de superficie localizada y tiene como resultado una fuerte extinción de la luz (absorción y esparcimiento); es por esto que el color observado en los coloides de NPs cambia dependiendo del ma¬terial, tamaño, forma de las NPs y del medio ambiente en que se encuentren, tal como se muestra en la figura 1B. En la figura 2 se puede observar una serie de imágenes de microscopia electrónica de NPs de Au y Ag fabricadas en nuestra institución.


Fig 2. Micrografías de barrido electrónico de NPs de Au (A, B, C y D) y Ag (E y F)

La biomedicina es uno de los campos en donde estos NM tienen un gran impactó; las NPs son utilizadas en pruebas de diagnóstico, en imagenologia, en la admi¬nistración de fármacos, así como en nuevas terapias. Sin embargo, hasta este momento, nadie sabe con certeza cuál es su impacto en la salud y la seguridad de su uso en humanos. Algunos estudios realizados in vitro e in vivo (modelos animales) han reportado efectos tóxicos, mientras que otros reportes muestran que las NPs son completamente inocuas. Debido al gran potencial de aplicaciones y a los resultados controversiales, es indispensable determinar con certeza los estrictos parámetros de uso, así como de sus posibles efectos toxicológicos.
Investigadores del CIO, en conjunto con investigadores de la Universidad de Guanajuato y del The Advanced Centre for Treatment, Research and Education in Cancer (ACTREC, India), trabajan en la evaluación de los efectos toxicológicos y/o las condiciones bajo las cuales estas NPs pueden ser inocuas. Estos estudios se llevan a cabo en cultivos celulares en donde se controla el tipo de NPs, su química de superficie, concentración y morfología entre otros parámetros. Así mismo se tiene contemplado realizar experimen¬tos del uso de NPs en modelos animales, con la fina¬lidad de evaluar sus efectos tóxicologicos no solo a nivel celular, sino también a nivel de un órgano o del individuo completo.


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