Imagenología fotodérmica suministra manera de rastrear nanopartículas

Los investigadores están tratando de determinar cómo se alinean los nanomateriales, y la investigación nueva es un paso en la dirección correcta. Encontraron una manera de usar nanobastones de oro como sensores de orientación combinando sus propiedades plasmónicas con técnicas de imagenología de polarización, lo que puede hacer posible ver y quizás rastrear nanopartículas simples durante largos periodos. Les daría a los investigadores información nueva acerca de materiales, incluyendo sistemas vivos que los incorporan.

"Con una partícula esférica, no se tiene información acerca de cómo está orientada”, dijo el Dr. Stephan Link, un profesor asistente de ingeniería química y eléctrica y de computación de la Universidad de Rice (Houston, TX, EUA). "Deseamos ver si podemos determinar la orientación de los nanobastones, y eventualmente nos gustaría poder medir la orientación del ambiente en que están. Pensamos que esta técnica puede realmente ser útil para eso”.

El Dr. Link, autor primario, el Dr. Wei-Shun Chang, un científico investigador de Rice, y sus colaboradores reportaron los hallazgos de su estudio en Febrero de 2010 en la edición en-línea de la revista Proceedings of the [U.S.] National Academy of Sciences (PNAS). Ver una nanopartícula simple no es nada nuevo. Un microscopio de túnel de barrido (STM) puede captar imágenes de partículas de menos de unos pocos nanómetros; partículas marcadas con moléculas fluorescentes pueden ser vistas por tanto tiempo como las fluoróforos estén activos. El Dr. Link usó esta última técnica para mostrar como avanzaban los nanocarros, a temperatura ambiente, el año pasado.

Sin embargo, hay problemas con cada una de esas técnicas. Las STMs ven nanotubos o puntos quantum efectivamente tanto tiempo como estén más o menos aislados en una superficie conductora. Pero en su estado natural, las partículas se perderían entre la multitud de cosas que se ven en el microscopio. Además, a pesar de que los fluoróforos pueden ayudar a visualizar partículas de la multitud, pueden deteriorarse en tan poco como 30 segundos, lo que limita su utilidad.

Los nanobastones de oro pueden ser iluminados a voluntad. Los láseres a longitudes de onda específicas excitan la superficie de los plasmones que absorben energía y emiten una firma de calor que puede ser detectada con una sonda láser. Debido a que los plasmones están altamente polarizados a lo largo de la longitud de un nanobastón, leer la señal mientras vuelven a la polarización del láser informa a los investigadores la orientación precisa cómo del nanobastón.

Los nanobastones de un microscopio electrónico tienen aproximadamente 75 nanómetros de longitud y 25 nanómetros de ancho en una lámina de vidrio en ángulos de 90o entre sí. Una imagen fototérmica los muestra como manchas pixeladas. Las manchas son más fuertes cuando la polarización láser se alinea longitudinalmente con los nanobastones, pero desaparecen cuando la polarización láser y los bastones están fuera de fase a 90o. "Con la plasmónica, usted siempre tiene dos propiedades: absorción y dispersión”, anotó el Dr. Link. "Dependiendo del tamaño, uno o el otro domina. Lo que es único es que ahora es posible hacer ambos en la misma estructura o hacerlo individualmente—de modo que podamos medir solo absorción o solo dispersión”.

Los nanobastones más pequeños de 50 nanómetros no son detectables por algunos métodos de dispersión, según el Dr. Link, pero la detección fototérmica debe trabajar con partículas metálicas tan pequeñas como de cinco nanómetros; esto las hace útiles para aplicaciones biológicas. "Esos nanobastones de oro son biocompatibles. No son tóxicos para las células”, dijo el Dr. Chang, notando su similitud con las nanocorazas de oro actualmente en ensayos de terapia de cáncer humano basados en la investigación de los científicos de Rice, Naomi Halas y Jennifer West.

"Nuestro trabajo está más orientado a los fundamentos”, dijo el Dr. Link sobre la naturaleza básica de la investigación de su grupo. "Quizá podemos optimizar las condiciones, y luego un médico o alguien que tenga una sonda de ingeniería puede tomarle de allí. Nuestro lugar está un poco más bajo en la cadena de desarrollo. Estoy feliz con eso”.

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Rice University