NANOTECNOLOGÍAS
Las nanometamorfosis del oro
El oro, considerado como el metal precioso por excelencia desde hace milenios, interesa cada vez más al mundo científico por sus cualidades funcionales sin relación alguna con su carga simbólica. A escala nanométrica (nm), el oro revela nuevas propiedades físicas y químicas que suscitan el entusiasmo de investigadores e industriales. Las terapias contra el cáncer, la lucha contra la contaminación o la miniaturización de los componentes electrónicos son las apuestas en torno a las cuales gravita esta nueva “fiebre del oro”.
Projet Adonis - en el estado de nanopartículas
es posible “biofuncionalizar” el oro; es decir, ligarlo
a la materia orgánica de anticuerpos que tengan la propiedad
de fijarse sobre determinadas célulasen los tejidos vivos.© Mass Spectrometry Laboratory – University of Liège (BE)
Las investigaciones realizadas en el marco delproyecto
MINT tienen como objetivo diseñar laformación de “nanoconexiones”
constituidas pornanopartículas de oro conductoras, dentro de
circuitos integrados de transistores de dimensionesnanométricas.
Para ello, utilizan herramientas dereconocimiento molecular basadas
en el ARN,que permiten provocar un autoensamblado adecuado y controlable
de las nanopartículas (figura C). La figura D muestra cómo
este procesode autoensamblado se obtiene en el espacio nano-métrico
separando dos nanoelectrodos.Inerte, inoxidable (razón por la cual se viene utilizando con fines médicos desde siempre), buen conductor de la electricidad, interesante por sus variaciones cromáticas y su capacidad de unirse con moléculas orgánicas; tales eran los atributos clásicos del oro. Pero si se desciende al nivel de sus nanopartículas, el metal precioso revela unas aptitudes insospechadas hasta hace poco. Se ha podido constatar que, a esta escala, el oro presenta un poder catalítico aún desconocido e incluso se convierte en semiconductor.
En una masa metálica de oro, el paso de una corriente eléctrica resulta del desplazamiento de los electrones de conducción, que se mueven libremente en el metal. Pero si se aíslan nanopartículas de oro, se constata que los electrones adaptan sus desplazamientos a las dimensiones finitas y a las formas del medio nanométrico y presentan propiedades electromagnéticas muy interesantes, lo que abre una nueva vía a numerosas aplicaciones optoelectrónicas.
Afinidades con los seres vivos
El que el oro se venga utilizando en la medicina desde la Antigüedad se debe a que permanece inerte y no se oxida en contacto con el cuerpo humano. A esto hay que añadir la utilización actual de su capacidad de ser “biofuncionalizado”, es decir, de absorber en su superficie las proteínas de anticuerpos o antígenos. Las partículas de oro, cuando se inoculan en el cuerpo, se fijan en sitios específicos que corresponden a las proteínas especializadas a las que van unidas. De esta manera, calentando las partículas de oro con radiación infrarroja se pueden detectar, e incluso destruir, las células cancerosas (véase el cuadro).
Esta capacidad de fijación a los materiales orgánicos que poseen las partículas de oro también se puede explotar para la fabricación de pruebas de diagnóstico rápidas que sirven para revelar la presencia de agentes tóxicos, alergénicos o microbianos en los fluidos corporales (sangre, saliva). Si se biofuncionalizan específicamente para detectar un agente determinado, las partículas de oro se acumularán al contacto con éste. Su color rojo permite revelar su presencia en una tira de prueba.
Detectar y eliminar los gases tóxicos
Se ha descubierto que el oro también es un excelente catalizador, a escala nanométrica. Pese a que todavía no se comprendan perfectamente los mecanismos catalíticos, por lo menos sí se ha podido explotar esta propiedad para mejorar los sensores de gas. Por ejemplo, el consorcio europeo Nanogas ha descubierto que añadiendo partículas de oro a un óxido de estaño capaz de detectar la presencia (inodora pero letal) del monóxido de carbono (CO), se aumenta la sensibilidad del sensor al acelerar la transferencia de electrones. Al poner en contacto el sensor con una molécula de CO, éste gana un electrón, con lo que se modifica su conductividad eléctrica y se transmite una señal.
El poder catalítico de las nanopartículas de oro también se explota para transformar y, por consiguiente, filtrar el CO y otros gases tóxicos. En presencia de oxígeno, el oro es el único metal capaz de oxidar el CO a temperatura ambiente y de convertirlo en dióxido de carbono (CO2), cuya toxicidad es insignificante. Se están estudiando otros procedimientos para conseguir reducir los óxidos de azufre u oxidar el metano. Los industriales esperan poder mejorar así la eficacia de los catalizadores y de los filtros de las máscaras de gas. En la actualidad, las partículas de oro ya se utilizan para fabricar filtros antiolores, como en Japón, para los aseos.
El día de mañana, la nanoelectrónica
Otro sector, nada despreciable, en el que el nanómetro se está convirtiendo en la unidad de medida es el de la electrónica. Según David Cumming, coordinador del proyecto europeo MINT: “Los circuitos integrados van a alcanzar una escala de una decena de nanómetros y ya se estudian nuevos métodos de fabricación”. De ahí, la idea de utilizar proteínas como el ácido desoxirribonucleico (ADN) o el ácido ribonucleico (ARN), capaces de plegarse y autoorganizarse, para construir circuitos electrónicos a esta escala. La fabricación de nanocables de partículas de oro y unidos por hebras de ARN o la utilización de estructuras de ARN para que sirvan de máscaras previas a la metalización con oro, no son más que algunas de las investigaciones realizadas. Antes de que estos materiales híbridos puedan destronar el silicio, queda por comprobar sus propiedades de conducción eléctrica.
Si, tal y como cree Pierre-François Brevet, responsable del área de Métodos de caracterización de las nanopartículas de oro para el Grupo de investigación Or-Nano del Centro nacional de la investigación científica de Francia (CNRS), las partículas de oro son “inertes y no desencadenan reacciones químicas en el medio biológico” (lo que justifica su utilización biomédica), ¿es posible asegurar que sean inocuas?. Según el investigador, el riesgo consistiría más en las moléculas que se utilizan para la biofuncionalización, un proceso bien vigilado por algunas normas relativas a la experimentación con nuevas moléculas o medicamentos. Sin embargo, será necesario más tiempo antes de que se pueda garantizar a ciencia cierta la inocuidad de la acumulación de oro en el organismo.
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