Una breve introducción a las nanopartículas de oro

Desde los tiempos de la antigua Roma, la presencia de las nanopartículas de oro como pigmentos decorativos para el vidrio ya existían. En el Museo Británico de Londres se encuentra la llamada “Copa de Licurgo” que presenta diferentes colores al exponerla a la luz como resultado de la presencia de las nanopartículas de oro y plata. También en la edad media, fueron usadas en la decoración de ornamentos y vitrales de las catedrales. Pero no fue hasta hace poco más 150 años que Michael Faraday preparó dispersiones coloidales de oro, dándose cuenta de la presencia de nuevas e interesantes propiedades de la materia, es aquí donde todo comienza.

Las nanopartículas oscilan en el rango de 1 a 100 nm. A esta escala, el oro presenta distintas propiedades ópticas, eléctricas y térmicas con respecto al mismo material a nivel atómico y bulto, además de tener gran capacidad de carga en términos de relación área/volumen, sus extraordinarias propiedades superficiales, hacen posible su anclaje con grupos funcionales utilizados para la unión de moléculas biológicas para diferentes aplicaciones.

Actualmente, sus características y funcionalización superficial pueden ser elucidadas utilizando diferentes herramientas, con las cuales determinar su tamaño, forma, carga superficial, o si están unidas correctamente a alguna molécula de interés. También permiten corroborar si realizan adecuadamente su función y si pueden internalizarse en las células u organismos.

Debido a esto, han atraído la atención de diversas áreas científicas, por lo que la nanotecnología es multidisciplinaria y bastante amplia. Áreas del conocimiento como la biología, la biotecnología, la química o la medicina están explorando la capacidad acarreadora de las nanopartíuclas de oro para poder transportar fármacos, plásmidos, siRNAs, miRNAs o proteínas hacia el interior de las células con una finalidad terapéutica.

Para lograr una correcta síntesis de las nanopartículas de oro es importante conocer las condiciones adecuadas del método químico ya que, variando las concentraciones de los reactantes, los tiempos y la velocidad de agitación, el pH y la temperatura de reacción, todos estos parámetros influyen en el proceso de nucleación, crecimiento, estabilidad y por supuesto, en la función.

Si bien existen métodos físicos y químicos para obtener nanopartículas de oro, los procesos químicos basados en la química coloidal son los más utilizados, grosso modo, consisten en la preparación de una solución coloidal utilizando sales de oro como precursoras y algunas sustancias como reductoras y/o estabilizadoras, tales como el borohidruro de sodio (NaBH₄) y el citrato de sodio (Na₃C₆H₅O₇).

De acuerdo con el diagrama de LaMer-Dinegar, la síntesis de las nanopartículas de oro inicia con una etapa de nucleación, seguido del crecimiento, hasta alcanzar estabilidad. La modificación superficial de las nanopartículas coloidales puede generarse con la adición de compuestos poliméricos generando una mayor estabilidad.

El método de biosíntesis o química verde involucra la reducción de iones metálicos de oro para obtener dispersiones coloidales de nanopartículas de oro usando extractos naturales de plantas. La presencia de fenoles, polifenoles y, en general, antioxidantes de los extractos vegetales se ha observado que favorecen la síntesis e incluso la estabilidad de las dispersiones coloidales de las nanopartículas formadas.

 Por lo que la química verde se mantiene a la vanguardia con lo que a síntesis de nanopartículas de oro se refiere, si revisamos la literatura, son muchas las plantas con actividad reductora, por lo que, si se encuentran las condiciones óptimas para la biosíntesis, sería un proceso económico, sencillo y amigable con el ambiente.

En un inicio, la mayoría de los trabajos de síntesis, se basaban en la caracterización de sus propiedades, utilizando diferentes técnicas como la espectroscopia (UV-Vis, XPS, DLS), microscopia electrónica (TEM, SEM), potencial Z o resonancia (SPR) buscando evaluar la calidad de las nanopartículas que obtenían con los diferentes métodos de síntesis, si presentaban tamaños y formas similares, la carga de la superficie, si eran estables o si interactuaban con alguna molécula de interés.

Actualmente, la principal preocupación al usar las nanopartículas de oro o cualquier otro nanomaterial es su calidad en función de la aplicación para la que será destinado. Ya que las aplicaciones en el área de ciencias biológicas implican que exista una interacción entre las nanopartículas y una molécula, células u organismos, por lo que el diseño de las nanopartículas de oro exige que sea más refinado y cuidadoso.

Diversos grupos de investigación han evaluado la capacidad de las células para tomar las nanopartículas de oro, proceso que se ve favorecido por el reducido tamaño de las estructuras, además de las modificaciones que se le pueden hacer a su superficie para anclar moléculas que son reconocidas por la misma célula.

De tal manera, que son utilizadas en terapias para combatir diferentes tipos de cáncer, liberar de manera controlada algún fármaco, ayudar al transporte y posterior liberación de moléculas más complejas como proteínas.

Debido a que los procesos de funcionalización ayudan a proteger tanto a la nanopartícula como a la molécula que están acarreando, nuevos tipos de terapias pueden evaluarse, como el poder inyectar vía intravenosa a las nanopartículas y que estas viajen seguras hasta llegar al sitio específico donde liberen su carga.

Aunque las nanopartículas de oro se conocen desde hace mucho tiempo, todavía nos continúan sorprendiendo por las aplicaciones que pueden tener. Podemos verlas como un aire de esperanza en el tratamiento de enfermedades.