Revista de Investigación y Desarrollo
Acceso abierto
ISSN: 2311-3278
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Haruhisa Kato
Recientemente, ha habido un aumento sin precedentes en el número de estudios relacionados con las tecnologías de nanomateriales y el área de la nanomedicina. La determinación precisa del tamaño de los nanomateriales/nanomedicamentos es fundamental para desarrollar tales tecnologías a nanoescala, porque el tamaño gobierna muchas de las propiedades físicas y químicas de estos materiales. Además, centrado en la regulación, la Comisión Europea ha declarado que un nanomaterial es un material natural, incidental o fabricado que contiene partículas, en estado libre o como un agregado o como un aglomerado y donde, para el 50% o más de las partículas en la distribución de tamaño del número, una o más dimensiones externas están en el rango de tamaño de 1 nm a 100 nm. De acuerdo con esta definición, la determinación precisa del tamaño de los nanomateriales en fase líquida es un factor importante para los campos de la nanomedicina/nanotoxicidad.Los fenómenos de difusión se utilizan para determinar el tamaño de las partículas en la fase líquida mediante análisis de seguimiento de partículas (PTA), resonancia magnética nuclear de gradiente de campo pulsado (PFG-NMR) y dispersión de luz dinámica (DLS). En PTA, los tamaños de las partículas en una suspensión se determinan midiendo los coeficientes de difusión y luego calculando los tamaños de las partículas a partir de estos coeficientes de difusión mediante la relación de Stokes-Einstein, así como los métodos PFG-NMR y DLS. Como los métodos PTA, PFG-NMR y DLS se basan en la observación de la difusión de partículasfenómenos en la fase líquida, las interacciones de las partículas están mediadas por el solvente y se miden como una fricción del sistema dependiente de la configuración. Se espera que este efecto aumente con concentraciones de partículas más altas. Se realizó una determinación precisa del tamaño de las partículas de látex PS en solución acuosa después de reducir la interacción electrostática entre las partículas, variando las concentraciones de los nanomateriales y el electrolito en la solución acuosa. La medición del potencial zeta y la evaluación de Derjaguin, Landau, Verwey y Overbeek proporcionaron un buen indicador para reducir las interacciones electrostáticas entre partículas con el fin de determinar el tamaño exacto de las partículas mediante el método de caracterización basado en la difusión.
A medida que aumenta el uso y el uso potencial de nanomateriales (NM) en alimentos y productos relacionados con alimentos, la necesidad de métodos bien definidos y establecidos para caracterizar las propiedades de NM es necesaria para fines regulatorios y de control de calidad del producto. La posible introducción de NM en los alimentos de forma intencionada como ingrediente adicional o accidentalmente durante la producción o a través del contacto con el material de envasado es un problema cada vez mayor a medida que se prueban cada vez más NM para su uso en productos relacionados con los alimentos. La caracterización de NM es un proceso complejo que involucra las etapas iniciales de identificación, extracción, separación y purificación antes de usar técnicas para determinar propiedades físicas y químicas como el tamaño, la forma, la composición química y el recubrimiento de la superficie. La caracterización completa de los NM es aún más complicada cuando se incluyen en una matriz compleja, como los alimentos. Así, la identificación y caracterización de NM en matrices alimentarias es una tarea compleja y requiere el uso de los dispositivos más modernos. Este capítulo analiza la aplicación de varios métodos para determinar las características de NM en matrices complejas, así como los problemas y factores clave que deben considerarse en el proceso de determinación de características.
Cada vez se reconoce más que los nanomateriales presentan una serie de desafíos de caracterización que tienen el potencial de inhibir o retrasar el impacto científico y tecnológico de la nanociencia y la nanotecnología. La caracterización incompleta y el subregistro de los datos necesarios para reproducir y validar los hallazgos experimentales1, 2, 3, 4, 5, 6 que involucran nanomateriales limitan la comprensión científica, retrasan el desarrollo de nuevas tecnologías y dificultan el tratamiento confiable de temas importantes, como el producto de la vida y los temas para la salud ocupacional y pública. Las preocupaciones sobre la caracterización adecuada de los nanomateriales no son nuevas, y numerosos grupos de investigación, equipos de investigadores de múltiples organizaciones y la prensa científica han destacado numerosos problemas. o usarlo para aplicaciones biomédicas, energéticas u otras, y para los reguladores que necesitan comprender su impacto en la salud humana y el medio ambiente. Algunos consideran que los informes incompletos que caracterizan muchos materiales son un fracaso significativo de la comunidad científica. Algunos consideran que los informes incompletos que caracterizan muchos materiales son un fracaso significativo de la comunidad científica. Hemos desarrollado un método innovador para determinar el tamaño medio de las nanopartículas en condiciones de flujo, un método de seguimiento del flujo de partículas (FPT). El método de conteo de partículas líquidas se usa comúnmente para determinar números en función de las condiciones de flujo al convertir la intensidad de dispersión de luz de partículas individuales en un tamaño utilizando la relación entre el tamaño y la intensidad de dispersión de luz de un material de tamaño estándar. Sin embargo, el tamaño determinado depende mucho del tipo de material de tamaño estándar. Por el contrario, el método FPT desarrollado puede determinar con seguridad el tamaño medio de las nanopartículas en condiciones de flujo según el supuesto de Stokes-Einstein, observando el movimiento browniano de las partículas individuales; por lo tanto, este método no requiere un paso de calibración utilizando un estándar de tamaño y se puede aplicar a cualquier tipo de material.
Para determinar de manera confiable el tamaño de las partículas en condiciones de flujo, determinamos el perfil de la velocidad del flujo en la celda de muestra, extrayendo solo la velocidad del flujo del movimiento de las partículas. Después de determinar el coeficiente de autodifusión de cada partícula y restar la influencia de la velocidad del flujo, obtuvimos con éxito un tamaño promedio confiable. El método desarrollado puede promover el uso de dispositivos de reacción / síntesis de microcanales utilizando nanomateriales. Los avances en nanomateriales han abierto una nueva era en varios campos, como los productos industriales, médicos, comerciales y de consumo, debido a sus propiedades físicas y químicas únicas y novedosas. Se puede utilizar una amplia variedad de técnicas para analizar y caracterizar nanopartículas según la aplicación de interés. Las características se refieren al estudio de las características del material, como la composición, la estructura y diversas propiedades, como las físicas, químicas, eléctricas, magnéticas, etc. Este capítulo resume las técnicas comúnmente utilizadas para estudiar el tamaño, la forma, las propiedades superficiales, la composición, la pureza y la estabilidad de nanomateriales , junto con sus pros y sus contras. En este artículo se analizan brevemente varias técnicas de caracterización, como la óptica (imagen), la sonda de electrones, la sonda de fotones, la sonda de partículas iónicas y las técnicas termodinámicas.
Las evaluaciones de riesgo ambiental de las nanopartículas diseñadas requieren una caracterización profunda de las nanopartículas y sus agregados. Además, se necesitan métodos analíticos cuantitativos para determinar las concentraciones ambientales y permitir tanto la evaluación de los efectos como la exposición.