Análisis de Nanopartículas

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Análisis de Nanopartículas en la Ciencia Forense

Los científicos forenses están empleando cada vez más aplicaciones de la nanotecnología (una rama de la tecnología que se ocupa de las dimensiones y tolerancias de menos de 100 nanómetros) que están cambiando la dirección de las investigaciones forenses, tanto en el lugar del delito como en el laboratorio forense, de manera real y mensurable. El análisis de nanopartículas se utiliza en muchas facetas de la ciencia forense (véase conceptos relacionados con este término, y véase asimismo criminalística), desde la elaboración de huellas dactilares hasta el análisis de drogas y desde las investigaciones sobre explosivos hasta la elaboración de perfiles de fluidos corporales y ADN.

HUELLAS DACTILARES Y METABOLITOS
Los usos más avanzados del análisis de nanopartículas están disponibles para y relacionados con la investigación de huellas dactilares. Cuando los materiales estándar que se utilizan en el análisis de huellas dactilares (como las escamas de aluminio o el negro de carbón) se sustituyen por nanopartículas, lo que puede permitir a los investigadores reunir información que de otra manera no descubrirían.

Así como la sensibilidad aumenta enormemente con la introducción de las nanotecnologías, también lo hacen otras facetas del análisis de las huellas dactilares. Las nanopartículas permiten a los investigadores recuperar información que de otro modo sería imposible de reunir. Se puede hacer que transporten anticuerpos que revelen diversos metabolitos que podrían encontrarse en las huellas dactilares. Cuando ciertos metabolitos están presentes, se produce un cambio de color. Dependiendo del metabolito descubierto, un científico forense puede saber si la víctima o el sospechoso ha ingerido recientemente cocaína o incluso nicotina. Los investigadores llaman a esto “inteligencia de estilo de vida”, lo que significa que la tecnología les permite descubrir información que de otro modo no se descubriría sobre una víctima o un sospechoso.

Saber más sobre cada víctima o sospechoso, y comenzar a elaborar un perfil más completo desde el principio, puede marcar una diferencia sustancial en el análisis y la secuenciación de los pasos y etapas de la investigación en la escena del crimen. El hecho de que los investigadores forenses puedan aprender potencialmente sobre el comportamiento de las víctimas y los sospechosos con sólo una huella dactilar o una gota seca de fluido corporal no sólo es notable sino también increíblemente importante para el campo de la ciencia forense.

Algunos Aspectos sobre Análisis de Nanopartículas

EXPLOSIVOS
Otra área en la que la nanotecnología mejora las capacidades de los investigadores forenses es la investigación de los explosivos. Las nanopartículas de oro, por ejemplo, pueden utilizarse no sólo en el análisis de huellas dactilares y la identificación de drogas de uso indebido, sino también en la detección y el análisis de explosivos.

La detección de explosivos basada en el enfriamiento por fluorescencia es una tecnología prometedora que está empezando a imponerse. Los complejos de oro fluorescente de enfriamiento se han utilizado como firmas químicas de explosivos, especialmente los nitroaromáticos. Esta es una de las últimas y más excitantes tecnologías en el análisis forense de nanopartículas.

Revisión de hechos: Robert [rtbs name=”ciencia-forense”]

Sintetización de nanopartículas

Las nanopartículas, como partículas con al menos una dimensión inferior a 100 nm, son los minúsculos componentes de los nuevos productos comerciales y materiales de consumo en el emergente campo de la nanotecnología. Las nanopartículas se están descubriendo e introduciendo en el mercado a un ritmo muy rápido. Además, el interés comercial por la nanotecnología ha aumentado considerablemente, lo que se ha traducido en una inversión de más de mil millones de dólares de fuentes públicas y privadas. Entre varias propiedades únicas, las nanopartículas tienen una relación superficie-volumen excepcionalmente grande, que es la más importante de las características responsables de su uso generalizado en toda una serie de industrias. Por desgracia, su pequeño tamaño y su elevada superficie correspondiente suelen plantear una serie de problemas. Por ejemplo, la capa exterior de átomos puede tener una composición y, por tanto, una química diferente a la del resto de la partícula. Además, las superficies de las nanopartículas son sensibles a los cambios en las condiciones redox, el pH, la fuerza iónica y los tipos de microorganismos presentes. La síntesis de nanopartículas metálicas ha sido objeto de una intensa investigación, principalmente por sus propiedades únicas y sus potenciales aplicaciones desde el punto de vista tecnológico. Las propiedades ópticas, magnéticas, electrónicas y catalíticas de estos materiales dependen de su morfología y distribución de tamaños. Las nanopartículas de metales nobles revisten especial interés por la proximidad de sus bandas de conducción y valencia, en las que los electrones se mueven libremente. Estos electrones libres generan bandas plasmónicas superficiales dictadas por el tamaño, la forma y el entorno inmediato de las partículas.Entre las Líneas En particular, el fascinante color de las nanopartículas de metales nobles depende del tamaño y la forma de las partículas, así como del índice de refracción del medio que las rodea. Véase también: Banda de conducción; Nanopartículas; Nanotecnología; Plasmón; Plasmónica; Refracción de ondas; Banda de valencia

El impacto adverso de los nanomateriales en la salud y el medio ambiente y los riesgos asociados a la generación y manipulación de nanomateriales son retos importantes. Los reactivos y productos químicos utilizados para fabricar nanopartículas mediante síntesis convencionales suelen ser tóxicos. Estos productos químicos incluyen agentes reductores, como los borohidruros o los derivados de la hidracina, y agentes de recubrimiento (para evitar un mayor crecimiento), como la polivinilpirrolidona. La elevada actividad química de las nanopartículas de ingeniería con grandes áreas superficiales suele ser la razón principal de la aparición de procesos indeseables y a menudo irreversibles como la agregación, que reduce el área superficial y la energía libre interfacial, disminuyendo así la reactividad de las partículas. Para evitar la agregación, es muy importante aumentar la estabilidad de las nanopartículas durante el almacenamiento y el transporte y a lo largo de todo su ciclo de vida. La mayoría de los métodos de estabilización incluyen moléculas dispersantes, como tensioactivos o polielectrolitos. Estas moléculas dispersantes no sólo cambian la química y la física de la superficie de las nanopartículas, sino que también generan un enorme flujo de residuos porque ocupan una gran fracción de masa (más del 50%) de una nanopartícula. Para evitar esta contaminación y los consiguientes efectos adversos en el medio ambiente, es vital buscar vías de estabilización y funcionalización benignas para el medio ambiente y agentes estabilizadores biocompatibles (es decir, no inmunógenos, no tóxicos e hidrófilos). El destino de las nanopartículas y su transporte suelen estar dictados por su funcionalización superficial. Véase también: Información sobre el riesgo de las nanopartículas; Tensioactivos; Toxicología

Enfoque biomimético

Para la preparación de nanomateriales se han desarrollado estrategias biomiméticas que minimizan los riesgos asociados mediante el uso de enfoques de química verde, como los antioxidantes naturales (en lugar de productos químicos tóxicos).Entre las Líneas En la síntesis de nanopartículas metálicas, hay tres medios posibles para adoptar la química verde:

• el disolvente elegido,
• el agente reductor empleado y
• el agente de recubrimiento o de dispersión utilizado.

Lo ideal es aprovechar todas estas vías en la síntesis de nanopartículas. Aprendiendo de la naturaleza, se ha producido una gran variedad de nanopartículas utilizando materiales completamente seguros y benignos, como la sacarosa, la vitamina B1, la vitamina B2 (riboflavina), la vitamina C (ácido ascórbico), extractos de café y té, zumo de remolacha e incluso productos de desecho agrícolas (por ejemplo, el orujo de uva), en ausencia total de agentes reductores o de recubrimiento adicionales. La investigación ha demostrado los poderosos beneficios para la salud de los antioxidantes que se encuentran en el té, el vino y el orujo de uva roja (un importante subproducto de la elaboración del vino), y ahora estos antioxidantes pueden aprovecharse para una química más limpia. Véase también: Antioxidante; Química verde; Nanoquímica; Vitamina

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

La biomineralización es un proceso de síntesis natural, asistido por moléculas biológicas que la naturaleza ha desarrollado a lo largo de millones de años para generar nanomateriales multifuncionales como los nanometales y la nanosílice. Las plantas, las algas y las bacterias generan nanopartículas metálicas que son un resultado directo de las rutas de desintoxicación. Por ejemplo, se sabe que las bacterias fabrican nanopartículas magnéticas cristalinas para trazar el rumbo, la navegación y la coordinación. Las bacterias han desarrollado mecanismos para evitar la acumulación excesiva de metales tóxicos; estos pueden incluir la reducción enzimática de los iones metálicos a metales cero-valentes menos tóxicos, disminuyendo así la permeabilidad de la membrana y eludiendo la captación. A menudo, los nanomateriales se sintetizan bajo la regulación genómica dictada por las vías celulares, lo que culmina en nanopartículas de tamaños, formas y morfologías específicas. Lo más destacado es que estos procesos de ensamblaje se realizan en condiciones de temperatura y presión ambientales, a diferencia de la síntesis convencional en los laboratorios, en la que es habitual el uso de reactivos tóxicos y nocivos y de presiones y temperaturas elevadas. Estas instrucciones de la naturaleza se están adoptando para la síntesis in vitro de dichos materiales en condiciones relativamente benignas utilizando bioplacas de péptidos, proteínas o ADN/ARN. Investigadores multidisciplinarios de la biología, la química, la ciencia de los materiales y la ingeniería están imitando y explorando estas vías para generar materiales sintéticos con métodos biológicos.

Datos verificados por: Thompson
[rtbs name=”ciencias”] [rtbs name=”ingenieria”]

Recursos

Análisis de Nanopartículas en Inglés

Una traducción de análisis de nanopartículas al idioma inglés es la siguiente: Nanoparticle Analysis.

Véase También

Industria electrónica, Industria química, Industria química básica, Química, Tecnología e Investigación,

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