Moléculas capaces de modificar la superficie de nanopartículas

Las nanopartículas, partículas minúsculas a escala nanométrica, poseen propiedades únicas que las convierten en herramientas excepcionales en una amplia gama de aplicaciones, desde la medicina hasta la electrónica. Uno de sus aspectos menos conocidos es que su superficie desempeña un papel crucial en su comportamiento y funcionalidad.

Una investigación realizada por un equipo que incluye a Vladimir Baulin, investigador distinguido del Departamento de Química Física e Inorgánica de la Universidad Rovira i Virgili (URV) en Tarragona, así como Florian Schulz y Wolfgang Parak, de la Universidad de Hamburgo, ha revelado cómo unas moléculas llamadas ligandos pueden crear entornos locales únicos dentro de la superficie de la nanopartícula.

El estudio ha puesto de manifiesto que los ligandos actúan como una capa protectora que proporciona estabilidad a las nanopartículas y evita que estas se aglomeren. Pero su influencia va más allá de la estabilidad. Según esta investigación, los ligandos también pueden cambiar su carga superficial atrayendo o repeliendo iones. Esto modifica la carga efectiva de la nanopartícula y, por tanto, sus propiedades. Este fenómeno es conocido como “cribado de Debye”. “Esta alteración en la carga puede tener un efecto dominó, influyendo en otras propiedades que podrían haber sido inicialmente pasadas por alto. Este entorno local puede tener un impacto significativo en el comportamiento de la nanopartícula, alterando sus interacciones con otras moléculas y afectando a su funcionalidad”, explica el investigador Vladimir Baulin.

Comprender el papel de los ligandos y su capacidad para crear entornos locales diferentes es fundamental en el campo de la investigación para entender cómo pueden influir en el comportamiento de las nanopartículas en diversas aplicaciones, como la detección, la liberación de medicamentos o la catálisis.

Recreación artística de nanopartículas con su superficie en proceso de modificación. (Ilustración: Amazings / NCYT)

En particular, este fenómeno de alteración de propiedades superficiales tiene implicaciones significativas para las aplicaciones de detección. La concentración de las sustancias que se miden puede variar notablemente cerca de la superficie de la nanopartícula en comparación con la solución en general. Comprender y aprovechar esta variación puede dar lugar al desarrollo de tecnologías de detección más precisas y sensibles.

Además, el papel de los ligandos también puede aprovecharse a la hora de modular reacciones químicas que tienen lugar cerca de la superficie de la nanopartícula. Mediante la ingeniería precisa de los ligandos se pueden crear entornos que filtren selectivamente moléculas, aceleren reacciones o atraigan proteínas específicas, incluso en bajas concentraciones.

Estos descubrimientos pueden tener un impacto significativo en distintos ámbitos, desde la salud hasta la producción química y la nanotecnología.

El estudio se titula “Local Environments Created by the Ligand Coating of Nanoparticles and Their Implications for Sensing and Surface Reactions”. Y se ha publicado en la revista académica Accounts of Chemical Research. (Fuente: URV)