Nanopartículas utilizadas en biotecnología

Extensas bibliotecas de nanopartículas, compuestas por una variedad de diferentes tamaños, formas y materiales, y con varias propiedades químicas y de superficie, ya han sido construidas. El campo de la nanotecnología está en constante y rápido crecimiento y nuevas adiciones continúan complementando estas bibliotecas. Las clases de nanopartículas enumeradas a continuación son todas muy generales y multifuncionales, sin embargo, algunas de sus propiedades básicas y usos conocidos actuales en biotecnología , y en particular la nanomedicina, se describen aquí.

Clases de nanopartículas

• Fullerenos: Buckyballs y tubos de carbono
  Los dos miembros de la clase estructural fullereno, las buckybolas y los tubos de carbono son moléculas potencialmente porosas a base de carbono, reticuladas.
• Cristales líquidos
  Los productos farmacéuticos de cristal líquido están compuestos de materiales orgánicos de cristal líquido que imitan biomoléculas naturales como proteínas o lípidos. Se consideran un método muy seguro para el suministro de medicamentos y pueden dirigirse a áreas específicas del cuerpo donde los tejidos están inflamados o donde se encuentran tumores.
• Liposomas
  Los liposomas son cristales líquidos a base de lípidos, que se utilizan ampliamente en las industrias farmacéutica y cosmética debido a su capacidad para descomponerse dentro de las células una vez que se ha cumplido su función de entrega. Los liposomas fueron las primeras nanopartículas diseñadas para la administración de fármacos, pero problemas tales como su propensión a fusionarse en ambientes acuosos y liberar su carga útil, han llevado a la sustitución o la estabilización utilizando nuevas nanopartículas alternativas.

• Nanoshells
  También conocidos como núcleos-caparazones, las nanocápsulas son núcleos esféricos de un compuesto particular rodeado por un caparazón o capa exterior de otro, que tiene unos pocos nanómetros de grosor.

• Puntos cuánticos
  También conocidos como nanocristales, los puntos cuánticos son semiconductores de tamaño nanométrico que, según su tamaño, pueden emitir luz en todos los colores del arco iris. Estas nanoestructuras confinan electrones de banda de conducción, agujeros de banda de valencia o excitones en las tres direcciones espaciales. Los ejemplos de puntos cuánticos son nanocristales semiconductores y nanocristales de núcleo y capa, donde existe una interfaz entre diferentes materiales semiconductores. Se han aplicado en biotecnología para el etiquetado celular y las imágenes, particularmente en estudios de imagenología del cáncer.

• Nanopartículas superparamagnéticas
  Las moléculas superparamagnéticas son aquellas que se sienten atraídas por un campo magnético pero no retienen el magnetismo residual una vez que se elimina el campo. Las nanopartículas de óxido de hierro con diámetros en el rango de 5-100 nm se han utilizado para bioseparaciones magnéticas selectivas. Las técnicas típicas implican recubrir las partículas con anticuerpos contra antígenos específicos de células, para la separación de la matriz circundante.

Utilizado en estudios de transporte de membrana, se aplican nanopartículas de óxido de hierro superparamagnéticas (SPION) para la administración de fármacos y la transfección génica. La administración dirigida de fármacos, moléculas bioactivas o vectores de ADN depende de la aplicación de una fuerza magnética externa que acelera y dirige su progreso hacia el tejido diana. También son útiles como agentes de contraste de MRI.

• Dendrímeros
  Los dendrímeros son estructuras altamente ramificadas que se utilizan ampliamente en nanomedicina debido a los múltiples "ganchos" moleculares en sus superficies que pueden usarse para unir etiquetas de identificación celular, tintes fluorescentes, enzimas y otras moléculas. Las primeras moléculas dendríticas se produjeron alrededor de 1980, pero el interés en ellas ha florecido más recientemente a medida que se descubren usos biotecnológicos.

• Nanorods
  Típicamente, de 1-100 nm de longitud, las nanobarras se hacen con mayor frecuencia a partir de materiales semiconductores y se usan en nanomedicina como agentes de formación de imágenes y contraste. Nanorods se puede hacer mediante la generación de pequeños cilindros de silicio, oro o fosfato inorgánico, entre otros materiales.

Las preocupaciones actuales sobre la seguridad de las nanopartículas han llevado al desarrollo de muchas facetas nuevas de la investigación. Como resultado, nuestra colección de conocimiento sobre las interacciones de nanopartículas dentro de las células todavía está creciendo rápidamente. A medida que avanza la investigación en esta nueva y apasionante área de la biotecnología, se descubren continuamente nuevas nanopartículas y se encontrarán nuevas aplicaciones a la nanomedicina.