Single Particle, més enllà de la recerca

Les nanopartícules (NPs) són partícules que tenen un diàmetre entre 1 i 100 nm, tant si són d’origen natural com les antropogèniques. La seva relació superfície/volum els confereix unes propietats úniques – magnètiques, mecàniques, estructurals, òptiques i elèctriques –, molt diferents respecte a altres partícules de mides superiors.

Aquest fet juntament amb els materials que les constitueixen, fan que el seu ús sigui cada cop més habitual en sectors com el tèxtil, el cosmètic i el mèdic, entre d’altres. Així, el sector cosmètic utilitzen NPs d’or i plata, per les seves propietats antibacterianes i antifúngiques. En les àrees mèdiques, els avenços científics porten a camps com la nanoteragnosi (combinació de diagnosi i teràpia) on, aprofitant els beneficis de la nanotecnologia, es poden dur a terme diagnòstics prematurs i no invasius combinats amb teràpies centrades en el punt específic on es troba la malaltia.

Sembla, doncs, necessari disposar de tècniques analítiques per la caracterització de NPs, que avui dia es pot fer amb diversitat de tècniques complementàries. Però cap d’elles aporta una informació completa i, per això, calen noves tècniques que la complementin totalment.

És en aquest entorn on ha aparegut recentment la tècnica Single Particle-ICP-MS (SP-ICP-MS), una tècnica emergent que permet determinar la distribució de mida i la concentració de NPs que continguin elements metàl·lics, a més del contingut en metall dissolt. El Laboratori d’Anàlisi de Metalls d’IQS compta amb un equip ICP-MS amb el mòdul Single Particle i una línia de recerca específica en aquest tema.

Opcions analítiques i avantatges de la tècnica SP-ICP-MS.

Per a la caracterització de NPs es poden utilitzar tècniques com la microscòpia electrònica de transmissió (TEM), que permet obtenir la imatge de les partícules i estudiar-ne tant la seva morfologia com la seva distribució; la dispersió dinàmica de llum (DLS), que dona informació sobre la distribució de mida (hidrodinàmica); o l’anàlisi de rastreig de nanopartícules (NTA), que hi afegeix la determinació de la concentració de NPs en suspensió.

La SP-ICP-MS presenta alguns avantatges en comparar-la amb les tècniques anteriors. Així, no només proporciona informació de la distribució de mida i de la concentració de NPs en la suspensió, sinó que també permet mesurar la concentració de l’element – metall – dissolt en la suspensió.

Els investigadors d’IQS estan treballant actualment en el desenvolupament i en la posada a punt de mètodes analítics de SP-ICP-MS per a la caracterització de NPs utilitzades en biomedicina, com són NPs d’or, plata, òxid de ceri i SPIONs (Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles), entre d’altres. Aquestes darreres són molt emprades per les seves propietats magnètiques, comptant amb l’autorització de la FDA per poder ser utilitzades en l’obtenció d’imatges per ressonància magnètica.

L’àmbit d’aplicació de la tècnica SP-ICP-MS és molt ampli i va molt més enllà de la recerca en biomedicina. La tècnica està contemplada en la norma ISO/TS 19590:2017  (Size distribution and concentration of inorganic nanoparticles in aqueous media via single particle inductively coupled plasma mass spectrometry) i pot utilitzar-se en diferents sectors industrials, a més de la seva aplicació per fer seguiment de les NPs en el camp mediambiental.