La sílice mesoporosa es una forma mesoporosa de sílice y un desarrollo reciente en nanotecnología . Los tipos más comunes de nanopartículas mesoporosas son MCM-41 y SBA-15. [2] La investigación continúa sobre las partículas, que tienen aplicaciones en catálisis , administración de fármacos e imágenes . [3]
Un compuesto que producía sílice mesoporosa fue patentado alrededor de 1970. [4] [5] [6] Pasó casi desapercibido [7] y fue reproducido en 1997. [8] Las nanopartículas de sílice mesoporosa (MSN) fueron sintetizadas independientemente en 1990 por investigadores en Japón . [9] Posteriormente también se produjeron en los laboratorios de Mobil Corporation [10] y se denominaron Mobil Composition of Matter (o Mobil Crystalline Materials, MCM). [11]
Seis años después, se produjeron nanopartículas de sílice con poros mucho más grandes (4,6 a 30 nanómetros) en la Universidad de California, Santa Bárbara . [12] El material se denominó material de tipo amorfo de Santa Bárbara, o SBA-15. Estas partículas también tienen una matriz hexagonal de poros.
Los investigadores que inventaron este tipo de partículas planearon usarlas como tamices moleculares . Hoy en día, las nanopartículas de sílice mesoporosas tienen muchas aplicaciones en medicina , biosensores , [13] almacenamiento de energía térmica [14] e imágenes.
Síntesis
Las nanopartículas de sílice mesoporosas se sintetizan haciendo reaccionar ortosilicato de tetraetilo con una plantilla hecha de varillas micelares. El resultado es una colección de esferas o varillas de tamaño nanométrico que se llenan con una disposición regular de poros. Luego, la plantilla puede eliminarse lavándola con un disolvente ajustado al pH adecuado . [3]
Las partículas mesoporosas también se pueden sintetizar utilizando un método simple de sol-gel [1] , como el proceso Stöber , o un método de secado por atomización. [15] El ortosilicato de tetraetilo también se usa con un monómero de polímero adicional (como plantilla).
Sin embargo, TEOS no es el precursor más eficaz para sintetizar tales partículas; un mejor precursor es el (3-mercaptopropil) trimetoxisilano, a menudo abreviado como MPTMS. El uso de este precursor reduce drásticamente la posibilidad de agregación y asegura esferas más uniformes. [16] [ cita requerida ]
Entrega de medicamentos
La gran superficie de los poros permite que las partículas se llenen con un fármaco o una citotoxina . Como un caballo de Troya , las partículas serán absorbidas por ciertas células biológicas a través de endocitosis , dependiendo de qué sustancias químicas estén adheridas al exterior de las esferas. Algunos tipos de células cancerosas absorberán más partículas que las células sanas, lo que da a los investigadores la esperanza de que el MCM-41 se utilice algún día para tratar ciertos tipos de cáncer. [3]
La sílice mesoporosa ordenada (por ejemplo, SBA-15, [17] TUD-1, [18] HMM-33, [1] y FSM-16 [19] ) también muestran potencial para impulsar la disolución in vitro e in vivo de medicamentos solubles. Muchos candidatos a fármacos procedentes del descubrimiento de fármacos sufren una escasa solubilidad en agua. Una disolución insuficiente de estos fármacos hidrófobos en los fluidos gastrointestinales limita fuertemente la biodisponibilidad oral. Un ejemplo es el itraconazol, que es un antimicótico conocido por su escasa solubilidad en agua. Tras la introducción de la formulación de itraconazol sobre SBA-15 en fluidos gastrointestinales simulados, se obtiene una solución sobresaturada que da lugar a un transporte intestinal transepitelial mejorado. [20] También se ha demostrado in vivo la absorción eficiente en la circulación sistémica del itraconazol formulado con SBA-15 (conejos y perros). [21] Este enfoque basado en SBA-15 produce formulaciones estables [22] y se puede utilizar para una amplia variedad de compuestos poco solubles en agua. [23]
Biosensores
La estructura de estas partículas permite que se llenen con un tinte fluorescente que normalmente no podría atravesar las paredes celulares. Luego, el material de MSN se remata con una molécula que es compatible con las células diana. Cuando los MSN se agregan a un cultivo celular, llevan el tinte a través de la membrana celular. Estas partículas son ópticamente transparentes, por lo que el tinte se puede ver a través de las paredes de sílice. El tinte en las partículas no tiene el mismo problema de auto-temple que tiene un tinte en solución. Los tipos de moléculas que se injertan en el exterior de los MSN controlarán qué tipos de biomoléculas se permiten dentro de las partículas para interactuar con el tinte. [24] [25]
Ver también
- Material mesoporoso
- Silicatos mesoporosos
Referencias
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