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nanopartícula de hierro

Las nanopartículas de hierro son partículas de hierro metálico de tamaño submicrométrico . [ 1 ] Debido a su alta actividad catalítica , propiedades magnéticas permanentes, baja...

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Las nanopartículas de hierro son partículas de hierro metálico de tamaño submicrométrico . [ 1 ] Debido a su alta actividad catalítica , propiedades magnéticas permanentes, baja toxicidad y fuerte capacidad de adsorción , las nanopartículas a base de hierro se utilizan ampliamente en la administración de fármacos , la producción de cintas magnéticas (por ejemplo, videocámaras y cintas de respaldo de computadoras [ 2 ] ), la terapia génica y la remediación ambiental . [ 3 ]

Síntesis

Las nanopartículas de hierro se pueden sintetizar utilizando dos enfoques principales: métodos de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba. [ 4 ]

Métodos de arriba hacia abajo

Los métodos descendentes crean nanopartículas descomponiendo materiales a granel más grandes en partículas más pequeñas, incluyendo la ablación láser y la molienda mecánica. [ 3 ]

Métodos ascendentes

Los enfoques ascendentes implican la síntesis química y biológica de nanopartículas de hierro a partir de precursores metálicos (p. ej., Fe(II) y Fe(III)). [ 3 ] Este método se considera ampliamente como la estrategia más eficaz y comúnmente utilizada para la preparación de nanopartículas. [ 4 ] Por ejemplo, las nanopartículas de hierro se pueden preparar químicamente reduciendo sales de Fe(II) o Fe(III) con borohidruro de sodio en un medio acuoso. Este proceso se puede describir mediante las siguientes ecuaciones: [ 5 ] [ 6 ]

4 Fe 3+ + 3 BH 4 − + 9 H 2 O → 4 Fe 0 ↓ + 12 H + + 6 H 2 + 3 H 2 BO − (1)      
4 Fe 2+ + 3 BH 4 − + 9 H 2 O → 4 Fe 0 ↓ + 8 H + + 8 H 2 + 3 H 2 BO − (2)      

Propiedades

Las nanopartículas de hierro son propensas a la oxidación cuando se exponen al aire y al agua. [ 3 ] Este proceso redox puede ocurrir tanto en condiciones ácidas como neutras/básicas: [ 7 ]

2 Fe 0 + 4 H + + O 2 → 2 Fe 2+ + 2 H 2 O (3)      
Fe 0 + 2 H 2 O → Fe 2+ + H 2 + 2 OH − (4)      

Aplicación en biomedicina

Las nanopartículas de óxido de hierro (IONP) se han investigado ampliamente para aplicaciones en biomedicina, incluyendo imágenes por resonancia magnética y terapia contra el cáncer a través de hipertermia magnética [ 8 ] [ 9 ].

Además de estas aplicaciones, las IONP exhiben una fuerte actividad antibacteriana y se han explorado para la administración de fármacos y vectores virales a células diana. [ 10 ] Entre los microorganismos conocidos susceptibles a los efectos tóxicos de las IONP se incluyen bacterias Gram negativas (p. ej., Escherichia coli y Klebsiella sp.) y bacterias Gram positivas (p. ej., Bacillus sp. y Corynebacterium sp.). [ 10 ]

La actividad antibacteriana de las IONP se atribuye principalmente a la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS), un mecanismo similar a la reacción de Fenton. [ 10 ] Específicamente, los iones Fe 2+ reaccionan con el peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ), produciendo iones Fe 3+ y radicales hidroxilo . [ 11 ] Estas especies altamente reactivas inducen daño oxidativo al ADN bacteriano , lo que finalmente conduce a la muerte celular.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Huber, Dale L. (mayo de 2005). "Síntesis, propiedades y aplicaciones de nanopartículas de hierro" . Small . 1 (5): 482– 501. Bibcode : 2005Small...1..482H . doi : 10.1002/smll.200500006 . ISSN 1613-6810 . PMID 17193474 .  
  2. ↑ "Nanopartículas de hierro: propiedades y aplicaciones" . Nanografi Advanced Materials . Consultado el 12 de abril de 2025 .
  3. 1 2 3 4 Xu, Weihua; Yang, Ting; Liu, Shaobo; Du, Li; Chen, Qiang; Li, Xin; Dong, Jie; Zhang, Zhuang; Lu, Sihui; Gong, Youzi; Zhou, Liang; Liu, Yunguo; Bronceado, Xiaofei (1 de enero de 2022). "Conocimientos sobre la síntesis, los tipos y la aplicación de nanopartículas de hierro: la importancia pasada por alto de los efectos ambientales" . Medio Ambiente Internacional . 158 106980. Código Bib : 2022EnInt.15806980X . doi : 10.1016/j.envint.2021.106980 . ISSN 0160-4120 . 
  4. 1 2 Saif, Sadia; Tahir, Arifa; Chen, Yongsheng (noviembre de 2016). "Síntesis verde de nanopartículas de hierro y sus aplicaciones e implicaciones ambientales" . Nanomaterials . 6 ( 11): 209. doi : 10.3390/nano6110209 . ISSN 2079-4991 . PMC 5245755. PMID 28335338 .   
  5. ↑ Wang, Chuan-Bao; Zhang, Wei-xian (1997-07-01). "Síntesis de nanopartículas de hierro para la decloración rápida y completa de TCE y PCB" . Environmental Science & Technology . 31 (7): 2154– 2156. Bibcode : 1997EnST...31.2154W . doi : 10.1021/es970039c . ISSN 0013-936X . 
  6. ↑ Ponder, Sherman M.; Darab, John G.; Mallouk, Thomas E. (2000-06-01). "Remediación de soluciones acuosas de Cr(VI) y Pb(II) utilizando hierro de valencia cero a nanoescala soportado" . Environmental Science & Technology . 34 (12): 2564– 2569. Bibcode : 2000EnST...34.2564P . doi : 10.1021/es9911420 . ISSN 0013-936X . 
  7. ↑ Dickinson, Michelle; Scott, Thomas B. (15 de junio de 2010). "La aplicación de nanopartículas de hierro de valencia cero para la remediación de un efluente de residuos contaminado con uranio" . Journal of Hazardous Materials . 178 (1): 171– 179. Bibcode : 2010JHzM..178..171D . doi : 10.1016/j.jhazmat.2010.01.060 . ISSN 0304-3894 . PMID 20129731 .  
  8. ↑ Espinosa, Ana; Di Corato, Riccardo; Kolosnjaj-Tabi, Jelena; Flaud, Patrice; Pellegrino, Teresa; Wilhelm, Claire (23 de febrero de 2016). "Dualidad de las nanopartículas de óxido de hierro en la terapia del cáncer: amplificación de la eficiencia de calentamiento mediante hipertermia magnética y tratamiento bimodal fototérmico" . ACS Nano . 10 (2): 2436– 2446. Bibcode : 2016ACSNa..10.2436E . doi : 10.1021/acsnano.5b07249 . ISSN 1936-0851 . PMID 26766814 .  
  9. ↑ Liu, Jia; Xu, Jie; Zhou, Jun; Zhang, Yu; Guo, Dajing; Wang, Zhigang (2017-02-09). " Nanopartículas de PLGA basadas en Fe3O4 como agentes de contraste de RM para la detección de trombosis" . International Journal of Nanomedicine . 12 : 1113–1126 . doi : 10.2147/IJN.S123228 . PMC 5310639. PMID 28223802 .  
  10. 1 2 3 V., Gudkov, Sergey; E., Burmistrov, Dmitriy; A., Serov, Dmitriy; B., Rebezov, Maksim; A., Semenova, Anastasia; B., Lisitsyn, Andrey (julio de 2021). "¿Tienen las nanopartículas de óxido de hierro propiedades antibacterianas significativas?" . Antibiotics . 10 (7). doi : 10.3390/antibiotic (inactivo 1 julio de 2025). ISSN 2079-6382 . Archivado del original el 4 de marzo de 2025 . Recuperado el 12 de abril de 2025 . {{cite journal}}: CS1 maint: DOI inactivo desde julio de 2025 ( enlace ) CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  11. ↑ Groiss, Silvia; Selvaraj, Raja; Varadavenkatesan, Thivaharan; Vinayagam, Ramesh (2017-01-15). "Caracterización estructural, efecto antibacteriano y catalítico de nanopartículas de óxido de hierro sintetizadas utilizando el extracto de hoja de Cynometra ramiflora" . Journal of Molecular Structure . 1128 : 572–578 . Bibcode : 2017JMoSt1128..572G . doi : 10.1016/j.molstruc.2016.09.031 . ISSN 0022-2860 . 
  • Iniciativa Nacional de Nanotecnología
  • Métodos nanotecnológicos para limpiar la contaminación del agua
  • Producción a gran escala y aplicaciones de nanopartículas de hierro de valencia cero (nZVI).