Tipos, producción y usos de nanopartículas

Como sugiere su nombre, las nanopartículas son partículas de tamaño muy pequeño. El tamaño de las nanopartículas está en el rango de 1 a 100 nanómetros. Entonces, cualquier partícula por debajo de 100 nm de tamaño puede denominarse nanopartículas. Se encuentra que estas partículas están compuestas por unos pocos cientos de átomos. Estas partículas de tamaño pequeño de cualquier material poseen algunas propiedades y cualidades distintas que son significativamente diferentes del material a granel. Debido al tamaño muy pequeño, la relación entre el área superficial y el volumen es mucho mayor en el caso de una nanopartícula. Esta característica se atribuye a algunas propiedades ópticas, químicas y físicas únicas. Por ejemplo, las partículas de un metal que tienen un tamaño inferior a 50 nm tienen un rendimiento diferente en términos de ductilidad en comparación con el tamaño mayor del mismo metal. 

Tipos de Nanopartículas:

Las nanopartículas pueden ser de diferentes tipos dependiendo de su tamaño, textura y propiedades. En general, se clasifican en los siguientes grupos: 

1. Basado en carbono 

Estas nanopartículas están formadas por componentes de carbono y se utilizan para reforzar estructuras como alternativa al acero. Las nanopartículas basadas en carbono incluyen dos materiales principales: nanotubos de carbono (CNT) y fullerenos. El CNT no es más que una lámina de grafeno enrollada en un tubo. Estos materiales se utilizan principalmente para refuerzo estructural, ya que son 100 veces más resistentes que el acero. Los CNT son únicos en cierto modo porque son térmicamente conductores a lo largo de la longitud y no conductores en todo el tubo. Los fullerenos son alótropos de carbono que tienen una estructura de jaula hueca de 60 o más átomos de carbono. La estructura del C-60 se llama buckminsterfullereno y parece una pelota de fútbol hueca. Tienen aplicaciones comerciales debido a su conductividad eléctrica, estructura, alta resistencia y afinidad electrónica.

2. A base de cerámica 

Estos están formados por rusts, carbonatos y fosfatos. Muestran buena resistencia a los productos químicos y al calor. Al controlar ciertas características de las nanopartículas cerámicas, como el tamaño, el área superficial, la porosidad, la relación superficie-volumen, etc., exhiben un buen agente de administración de fármacos. Estas nanopartículas se han utilizado eficazmente como sistemas de administración de fármacos para muchas enfermedades, como infecciones bacterianas, glaucoma, cáncer, etc. 

3. a base de metal

Estas nanopartículas se preparan a partir de metales mediante procesos químicos y electromecánicos. Estas nanopartículas tienen aplicaciones en campos de investigación, detección e imagen de biomoléculas y aplicaciones ambientales y bioanalíticas. Por ejemplo, en SEM se utilizan nanopartículas de oro para recubrir la muestra antes del análisis. Esto generalmente se hace para mejorar la transmisión electrónica, lo que nos ayuda a obtener imágenes de alta calidad. 

4. Basado en semiconductores 

Estas nanopartículas tienen propiedades similares a muchos metales y no metales. Sus usos son en fotocatálisis, dispositivos electrónicos, fotoóptica y división de agua. 

5. Basado en polímeros 

Son partículas obtenidas a partir de materiales orgánicos. Tienen aplicaciones en la administración de fármacos y el diagnóstico. La administración de fármacos con nanopartículas poliméricas es altamente biodegradable.

Uso de Nanopartículas:

Las nanopartículas pueden aportar cualidades especiales a los materiales preparados a partir de ellas. Estos se pueden utilizar de manera particular para preparar productos que sean adecuados para un propósito específico. Los materiales preparados a partir de nanopartículas se denominan nanomateriales. Los nanomateriales tienen amplias aplicaciones en una variedad de sectores que incluyen industrias, atención médica, productos de consumo, transporte y purificación ambiental. Algunas de las principales aplicaciones de las nanopartículas se explican a continuación:
 

• Las nanopartículas han jugado un papel muy importante en las aplicaciones biomédicas que se denominan nanoterapéuticas. Esto asegura las aplicaciones clínicas de los medicamentos de quimioterapia para crecimientos cancerosos y la administración de medicamentos a las arterias dañadas con una eficacia mejorada. La administración mejorada de fármacos y la terapia dirigida en las partes del cuerpo ayudan en algunos de los tratamientos que solo son posibles gracias a las nanopartículas. Tiene aplicaciones importantes en la entrega de genes, mapeo de biomarcadores e imágenes moleculares. También ayuda en la detección y diagnóstico de enfermedades causadas por agentes biológicos.                   
• En la industria cosmética, las nanopartículas de ciertos minerales se utilizan para preparar productos de protección solar para brindar protección UV a largo plazo. También se han utilizado para fabricar desodorantes. 
• Las propiedades de las nanopartículas se han utilizado eficazmente para fabricar un material compuesto que se utiliza para fabricar los neumáticos de caucho modernos para vehículos. Su material es una composición de caucho y relleno inorgánico a base de nanopartículas que refuerza la estructura. El material es más fuerte, duradero y demuestra una mejor calidad de agarre en la superficie de la carretera. 
• Las nanopartículas han encontrado aplicaciones en la producción de pinturas resistentes a las grietas, revestimientos libres de polvo para paredes, anteojos de sol a prueba de rayones, telas resistentes a las manchas, etc. purificadores de aire. 
• Los productos de la industria del deporte también se fabrican con nanopartículas para mejorar el rendimiento al proporcionar cualidades como ligereza, durabilidad y resistencia a los daños.

Producción de Nanopartículas:

Las nanopartículas naturales incluyen rusts y carbonatos que se generan en grandes cantidades durante la combustión del combustible diésel. También se producen durante erupciones volcánicas e incendios forestales. Las nanopartículas se pueden fabricar sintéticamente, lo que desempeña un papel importante en varios campos. Con el desarrollo de la nanotecnología, se produce sintéticamente una gama de nanopartículas según la forma y las dimensiones requeridas que oscilan entre 1 y 100 nanómetros. El objetivo es obtener componentes con características superficiales y composiciones químicas específicas. 

Son distintos en sus propiedades y se pueden utilizar eficazmente para servir a diversos propósitos. Estas propiedades pueden contribuir a sistemas y productos más fuertes, livianos y limpios ampliamente utilizados en los sectores industrial, médico y doméstico. El tamaño y las características de la superficie de las nanopartículas se pueden manipular, lo que facilita su aplicación de diversas formas para lograr los resultados deseados.

Datos importantes sobre nanopartículas: 

• Las nanopartículas de plata se utilizan en la fabricación de equipos médicos, textiles y cosméticos aprovechando sus propiedades antifúngicas y antibacterianas. 
• Las impresoras 3D emiten nanopartículas que pueden ser dañinas para las personas sensibles con concentraciones más altas que dependen de los tipos de filamentos utilizados en el proceso de impresión. 

Conclusión:

El estudio y la investigación de las nanopartículas cobran impulso en el campo de la ciencia y la tecnología. La nanotecnología se ocupa del estudio y la aplicación de cosas extremadamente pequeñas en diferentes campos de la ciencia, como la física, la química, la biología, la metalurgia y la ingeniería. El desarrollo de la nanotecnología ha abierto nuevas formas de utilizar las nanopartículas en diversos campos. Las nanopartículas han demostrado su eficacia y beneficios en campos biomédicos, mecánicos y electrónicos. Las propiedades específicas y únicas de estas partículas se utilizan científicamente para lograr resultados que facilitan importantes avances en diversos sectores.