El uso de puntos cuánticos en biomedicina y en la producción de nuevas fuentes de energía

El uso de puntos cuánticos en biomedicina y en la producción de nuevas fuentes de energía

Dra. Tzarara López Luke

En el centro de investigación de óptica localizado en Guanajuato se lleva a cabo un experimento donde investigan la manera de sintetizar puntos cuánticos de varios metales con el fin de encontrar utilización en biomedicina y en fuentes de energía

         Los puntos cuánticos emiten una señal luminosa de diferentes longitudes de ondas las cuales se observan de colores diferentes, el tamaño de estos nanocristales  es de aproximadamente 10 µm.

Existe una relación con el tamaño de los puntos cuánticos con el color y el material del que están formados, por ejemplo el seleniuro de cadmio emite una señal azul y tiene una longitud de 10 µm, el Teluro de cadmio emite señas verde o rojo dependiendo del tamaño que este tenga para tener una relación hay que recordar que una partícula de plomo tiene un tamaño promedio de 100 µm. También hay puntos cuánticos con recubrimiento tipo coreshell de otro tipo de material, este tipo de partícula emite una señal luminosa de mayor intensidad.

En biomedicina estos puntos cuánticos se desean utilizar para la detección de células cancerígenas, con el fin que estas emitan una intensidad luminosa diferente a las células sanas, a pesar de que ya existen colorantes los cuales distinguen estas células dañadas las ventajas sobre estos son que los puntos cuánticos tiene un amplio rango de excitación por lo tanto que emiten mayor señas a menos longitud de onda, tiene mayor resistencia a químicos y degradación por procesos metabólicos, una alta sensibilidad y brillo, se puede funcionalizar con diferentes tejidos y con buen contraste.

Además de que su sintonización es de manera rápida y sencilla ya que se puede realizar a temperaturas moderadamente normales no superiores a 300° y con material de laboratorio no muy sofisticado. Los métodos en los cuales los sintetizan es por tenica SILAR (Succesive Ionic Layer Adsorción and Reduction), electro foresis y pipeteo.

Estas nanoparticulas deben de poder ser disueltas en medios acuosos para que sean biocompatibles para un método de tratamientos, pero a pesar de esto estos puntos cuánticos presentan aun un alto grado de toxicidad aunque se están manejando recubrir estos con materiales biocompatibles pero que no interfieran con su reacción como silicas, aminas, thiol y dióxido de titanio.

En energía solar estos puntos cuánticos se están utilizando para la creación de celdas solares en leds ya que emiten una intensidad mayor a las celdas solares ya que el sol emite un espectro de absorción de 900 µm y los puntos cuánticos de 1000 µm.

El observatorio de rayos gamma más poderoso del mundo en su clase. El observatorio “HOWC”

Dr. Eduardo de la Fuente Acosta.

La física de altas energías abarca desde los rayos ultravioletas duros de 1000 EV hasta los rayos gamma de menor energía que son millones de veces más energéticos de lo que detecta nuestros ojos y los rayos de   Los rayos gamma es la luz más energética que hay en el universo. Estos rayos son detenidos por la biosfera y atmosfera de la tierra que detiene desde los rayos ultravioleta por lo tanto para observarlos solo había como opción mandar un satélite.

En la galaxia que vivimos nosotros podemos observar a simple vista la via láctea viendo desde un lugar oscuro cuando vemos esto indica que estamos viendo al centro de la galaxia. Para estudiarla se puede observar a varias longitudes de onda desde rayos infrarrojos, ultravioletas en el cual podemos observar una amplia imagen pero cuando llegamos a los rayos gamma de alta energía  estos se visualizaban principalmente como un una mancha gris lo cual significa que no ha sido observada.

Después de esto existen los rayos cósmicos pero los rayos cósmicos no son los rayos luminosos son partículas, se puede relacionar los rayos cósmicos con los rayos gamma, para esto se va a relacionar con la física de partículas y física de alta energía, la física de alta particulas tiene tres campos de estudio

1. Física de aceleradores, en el que se hace estudios de partículas con aceleradores de partículas pero en instrumentos construidos por el hombre como el colisionador de adrones
2. Física Nuclear, esta aplicada a los reactores nucleares a la medicina nuclear la cual estudia el núcleo y si fragmentación
3. Astroparticulas, Son partículas que viene  de una fuente astrofísica, considerándose como un acelerador de partículas natural donde se pueden haces estudios de altas energías.

Para estudiar la relación que existe con la física de partículas con la física de altas energías hacerlo en un acelerador de partículas construido en la tierra solo se puede estudiar a máximas energías de 10 tera-electrovolts y  en los aceleradores de partículas naturales podemos estudiar en rangos de beta-electrovolts o arriba de 100 tera-electrovolts ya que el costo de construcción de un  acelerador de esta maginitud es demasiado y poco costeable se ha decidido dedicar tiempo al estudio de lo que ya existe que son los aceleradores naturales.

Las Astroparticulas estudia 3 cosas  rayos gamma, los rayos cósmicos y los neutrinos; los rayos gamma son los que interactúan con la materia, los rayos cósmicos aunque son los más energéticos estos no interactúan con la materia, y los neutrinos no interactúan para nada con la materia. Pero llevan una relación por la siguiente ecuación [pic 1][pic 2]

                                [pic 3][pic 4]

p. He…Fe                                                        [pic 6][pic 5]

                 [pic 9][pic 10][pic 7][pic 8]

                [pic 11][pic 12]

Por lo tanto  las partículas (rayos cosmicos) que son exitadas por rayos gamma dan piones con carga negativos y  positivos, que a su vez dan miones expresado con la letra  y  le agrega un neutrino por lo tanto produce partículas subatomicas que da una carga de baja interacción atmosférica y estos dan electrones con carga en volts. A su vez los piones dan con cargas neutras y dan rayos con una intensidad de 100 a 1000 veces menos intensa que un rayo cósmico por lo tanto estos no son perceptibles.[pic 13]

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