Puntos Cuánticos para Detectar Enfermedades

  1. Educación
  2. Ciencia
  3. Nanotecnología
  4. Puntos Cuánticos para Detectar Enfermedades

Libro Relacionado

Por Earl Boysen, Nancy C. Muir, Desiree Dudley, Christine Peterson

Varios nanomateriales, incluyendo nanocables, puntos cuánticos y óxido de hierro, están siendo investigados para crear nano-sensores diseñados para detectar enfermedades. Los puntos cuánticos funcionalizados se han hecho para fluorescer cuando se encuentran con ciertos indicadores de enfermedad, lo que los convierte en un material prometedor para estos nanosensores de diagnóstico.

Los puntos cuánticos son nanopartículas semiconductoras que brillan en un color determinado cuando se exponen a la luz. El color resultante depende del tamaño de la nanopartícula. Cuando los puntos cuánticos son iluminados por la luz UV, algunos de los electrones reciben suficiente energía para liberarse de los átomos.

Esto les permite moverse alrededor de la nanopartícula en una banda de conductancia en la que los electrones están libres para moverse a través de un material y conducir la electricidad. Cuando estos electrones vuelven a caer en la órbita exterior alrededor de un átomo (llamada la banda de la cenefa), emiten luz. El color de esa luz depende de la diferencia de energía entre la banda de conductancia y la banda de la faldilla.

La separación entre la banda de la cenefa y la banda de conductancia, que está presente en todos los materiales semiconductores, hace que los puntos cuánticos se vuelvan fluorescentes. Cuanto más pequeña es la nanopartícula, mayor es la diferencia de energía entre la banda de la falda y la banda de conductancia, lo que da como resultado un color azul intenso. Para una nanopartícula más grande, la diferencia de energía es menor, lo que resulta en un brillo rojizo.

Muchas sustancias semiconductoras pueden utilizarse como puntos cuánticos, como el silicio, el seleniuro de cadmio, el sulfuro de cadmio o el arseniuro de indio. Las nanopartículas de éstas o de cualquier otra sustancia semiconductora tienen las propiedades de un punto cuántico.

Puede mejorar la fluorescencia de los puntos cuánticos cubriéndolos con otro material semiconductor. Este recubrimiento evita que la superficie de los puntos cuánticos se oxide, lo que degrada su capacidad de fluorescencia.

Por ejemplo, los investigadores han encontrado que si tratan un punto cuántico hecho de seleniuro de cadmio (CdSe) con una capa que contiene sulfuro de zinc (ZnS), el brillo de los puntos cuánticos aumenta. Sin embargo, debido a que también se desea que el punto cuántico se mezcle bien con el agua (debido a que la sangre es principalmente agua), se agrega una capa de un polímero hidrófilo encima del ZnS.

Los anticuerpos que los investigadores utilizan para fijar el punto cuántico a las células enfermas, como las de un tumor canceroso, se fijan a esta capa polimérica.

El hecho de que los puntos cuánticos brillen de diferentes colores dependiendo de su tamaño es conveniente para diagnosticar una muestra de sangre y determinar si existen indicadores de enfermedad. Cada tamaño de punto cuántico está unido a diferentes anticuerpos.

Cuando se colocan estos puntos cuánticos en una muestra de sangre que contiene una molécula que indica una enfermedad en particular, los puntos cuánticos con el anticuerpo correspondiente se unen a la proteína o virus y forman grupos. Cuando se ilumina la solución con luz ultravioleta, esos grupos brillan con el color de ese tamaño de punto cuántico, revelando qué virus u otro indicador de enfermedad está contenido en la muestra.

Reply