Micropartícula - Microparticle
Partícula con dimensiones entre 1 × 10 −7 y 1 × 10 −4 m.
Nota 1 : El límite inferior entre el tamaño micro y nano todavía es un tema de debate.
Nota 2 : Para ser coherente con el prefijo "micro" y el rango impuesto por la definición, las
dimensiones de las micropartículas deben expresarse en μm.
Las micropartículas son partículas de entre 0,1 y 100 µm de tamaño. Las micropartículas disponibles comercialmente están disponibles en una amplia variedad de materiales, que incluyen cerámica , vidrio , polímeros y metales . Las micropartículas que se encuentran en la vida diaria incluyen polen , arena, polvo, harina y azúcar en polvo.
Las micropartículas tienen una relación superficie-volumen mucho mayor que en la macroescala y, por lo tanto, su comportamiento puede ser bastante diferente. Por ejemplo, las micropartículas metálicas pueden ser explosivas en el aire.
Las microesferas son micropartículas esféricas y se utilizan donde es importante un área de superficie de partículas consistente y predecible.
En los sistemas biológicos, una micropartícula es sinónimo de una microvesícula , un tipo de vesícula extracelular (EV).
Definiciones alternativas de tamaño
Matemática: como el término "micro" se refiere a , la gama para micro sería entonces a , o aproximadamente 31,6 nm a 31,6 micrómetros. Sin embargo, la aceptación general considera partículas más pequeñas que nanopartículas de 100 nm.
Redondeo: las reglas de redondeo en matemáticas proporcionan una alternativa para la definición. Cualquier cosa mayor de 0,5 μm y menor de 0,5 mm se considera micropartícula.
Conveniente / popular: Muy a menudo, las partículas con dimensiones superiores a 100 nm todavía se denominan nanopartículas. El rango superior puede estar entre 300 y 700 nm, por lo que esto daría una definición de tamaño para micropartículas de 0,3 a 300 μm o de 0,7 a 700 micrómetros.
Aplicaciones
Las pruebas de embarazo caseras utilizan micropartículas de oro. Muchas aplicaciones también se enumeran en el artículo de microesferas .
Un estudio reciente mostró que las micropartículas inmunomodificadoras, cargadas negativamente e infundidas, podrían tener un uso terapéutico en enfermedades causadas o potenciadas por monocitos inflamatorios.
Microesferas
Las microesferas son pequeñas partículas esféricas, con diámetros en el rango de micrómetros (típicamente 1 μm a 1000 μm (1 mm)). Las microesferas a veces se denominan micropartículas esféricas. En general, las microesferas son sólidas o huecas y no tienen fluido en su interior, a diferencia de las microcápsulas.
Las microesferas se pueden fabricar a partir de diversos materiales naturales y sintéticos . Las microesferas de vidrio, las microesferas de polímero , las microesferas de metal y las microesferas de cerámica están disponibles comercialmente. Las microesferas sólidas y huecas varían ampliamente en densidad y, por lo tanto, se utilizan para diferentes aplicaciones. Las microesferas huecas se utilizan normalmente como aditivos para reducir la densidad de un material. Las microesferas sólidas tienen numerosas aplicaciones dependiendo del material con el que estén construidas y de su tamaño.
El polietileno , el poliestireno y las microesferas expandibles son los tipos más comunes de microesferas de polímero.
Micropartícula de forma esférica sin membrana ni ninguna capa exterior diferenciada.
Nota : La ausencia de una capa externa que forme una fase distinta es importante para distinguir las
microesferas de las microcápsulas porque conduce a fenómenos de difusión de primer orden,
mientras que la difusión es de orden cero en el caso de las microcápsulas.
Las microesferas de poliestireno se utilizan normalmente en aplicaciones biomédicas debido a su capacidad para facilitar procedimientos como la clasificación celular y la inmunoprecipitación. Las proteínas y los ligandos se adsorben en el poliestireno rápida y permanentemente, lo que hace que las microesferas de poliestireno sean adecuadas para la investigación médica y los experimentos de laboratorio biológico.
Las microesferas de polietileno se utilizan comúnmente como relleno permanente o temporal. La temperatura de fusión más baja permite que las microesferas de polietileno creen estructuras porosas en cerámica y otros materiales. La alta esfericidad de las microesferas de polietileno, así como la disponibilidad de microesferas coloreadas y fluorescentes, las hace muy deseables para la visualización de flujo y el análisis de flujo de fluidos , técnicas de microscopía, ciencias de la salud, resolución de problemas de procesosy numerosas aplicaciones de investigación. Las microesferas de polietileno cargadas también se utilizan en pantallas digitales de papel electrónico.
Las microesferas expandibles son microesferas de polímero que se utilizan como agente de soplado en, por ejemplo, tinta de hojaldre, revestimientos de los bajos de automóviles y moldeo por inyección de termoplásticos. También se pueden utilizar como relleno ligero en, por ejemplo, mármol cultivado, pinturas a base de agua y rellenos de grietas / compuesto para juntas. Las microesferas de polímero expandibles pueden expandirse a más de 50 veces su tamaño original cuando se les aplica calor. La pared exterior de cada esfera es una carcasa termoplástica que encapsula un hidrocarburo de bajo punto de ebullición. Cuando se calienta, esta capa exterior se ablanda y se expande a medida que el hidrocarburo ejerce una presión sobre la pared interna de la capa.
Las microesferas de vidrio se utilizan principalmente como relleno y voluminizador para la reducción de peso, catadióptrico para la seguridad vial, aditivo para cosméticos y adhesivos, con aplicaciones limitadas en tecnología médica.
Las microesferas hechas de vidrio altamente transparente pueden funcionar como microcavidades ópticas o microrresonadores ópticos de muy alta calidad .
Las microesferas cerámicas se utilizan principalmente como medios de molienda.
Se prepararon microesferas huecas cargadas con fármaco en su capa exterior de polímero mediante un método novedoso de difusión de disolvente en emulsión y técnica de secado por pulverización.
Las microesferas varían ampliamente en calidad, esfericidad, uniformidad, tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula. Es necesario elegir la microesfera adecuada para cada aplicación única.
Aplicaciones
Cada día se descubren nuevas aplicaciones para las microesferas. Abajo hay solo algunos:
- Ensayo : las microesferas recubiertas proporcionan una herramienta de medición en biología e investigación de fármacos
- Flotabilidad : las microesferas huecas se utilizan para disminuir la densidad del material en plásticos (vidrio y polímero ), las microesferas de flotabilidad neutra se utilizan con frecuencia para la visualización del flujo de fluidos.
- Velocimetría de imagen de partículas : microesferas sólidas o huecas utilizadas para la visualización del flujo , la densidad de la partícula debe coincidir con la del fluido.
- Cerámica : se utiliza para crear cerámicas porosas que se utilizan para filtros (las microesferas se funden durante la cocción, microesferas de polietileno) o se utilizan para preparar hormigón ligero de alta resistencia.
- Cosméticos : microesferas opacas que se utilizan para ocultar las arrugas y dar color, las microesferas transparentes proporcionan una textura de "rodamiento de bolas suave" durante la aplicación (microesferas de polietileno)
- Deconvolución : se requieren pequeñas microesferas fluorescentes (<200 nanómetros) para obtener una función de dispersión de puntos experimental para caracterizar microscopios y realizar la deconvolución de imágenes
- Administración de fármacos : como una cápsula de fármaco de liberación prolongada en miniatura hecha, por ejemplo, de polímeros. Un uso similar es como capas externas de agentes de contraste de microburbujas utilizados en ultrasonidos con contraste .
- Papel electrónico : microesferas de función dual utilizadas en el papel electrónico Gyricon
- Aislamiento: las microesferas de polímero expandibles se utilizan para el aislamiento térmico y la insonorización.
- Cuidado personal : agregado a los exfoliantes como agente exfoliante (microesferas de polietileno)
- Espaciadores: se utilizan en pantallas LCD para proporcionar un espacio de precisión entre paneles de vidrio (vidrio)
- Estándares : las microesferas monodisperso se utilizan para calibrar tamices de partículas y aparatos de conteo de partículas.
- Retrorreflectante : se agrega sobre la pintura que se usa en las carreteras y señales para aumentar la visibilidad nocturna de las franjas y señales de la carretera (vidrio)
- Agente espesante: agregado a pinturas y epoxis para modificar la viscosidad y la flotabilidad
- Los fármacos se pueden formular como microesferas flotantes HBS. A continuación se muestra una lista de medicamentos que pueden formularse como microesferas: Repaglinida , Cimetidina , Rosiglitazona , Nitrendipina , Aciclovir , Ranitidina HCl , Misoprostol , Metformina , Aceclofenaco , Diltiazem , L-Dopa y beneseragida, Fluorouracilo.
Protocélulas biológicas
Algunos se refieren a las microesferas o protocélulas de proteínas como pequeñas unidades esféricas postuladas por algunos científicos como una etapa clave en el origen de la vida .
En 1953, Stanley Miller y Harold Urey demostraron que muchas biomoléculas simples podrían formarse espontáneamente a partir de inorgánicos precursores compuestos en condiciones de laboratorio diseñadas para imitar los que se encuentran en la tierra antes de la evolución de la vida. De particular interés fue el rendimiento sustancial de aminoácidos obtenido, ya que los aminoácidos son los componentes básicos de las proteínas .
En 1957, Sidney Fox demostró que se podía estimular la polimerización de mezclas secas de aminoácidos al exponerlas a calor moderado. Cuando los polipéptidos o proteinoides resultantes se disolvieron en agua caliente y se dejó enfriar la solución, formaron pequeñas conchas esféricas de aproximadamente 2 µm de diámetro: microesferas. En condiciones apropiadas, las microesferas formarán nuevas esferas en sus superficies.
Aunque tienen un aspecto más o menos celular , las microesferas en sí mismas no están vivas. Aunque se reproducen asexualmente por gemación, no transmiten ningún tipo de material genético . Sin embargo, pueden haber sido importantes en el desarrollo de la vida, proporcionando un volumen cerrado por la membrana que es similar al de una célula. Las microesferas, como las células, pueden crecer y contener una doble membrana que se somete a difusión de materiales y ósmosis . Sidney Fox postuló que a medida que estas microesferas se volvieran más complejas, llevarían a cabo funciones más reales. Se convertirían en heterótrofos, organismos con la capacidad de absorber nutrientes del medio ambiente para obtener energía y crecimiento. A medida que la cantidad de nutrientes en el medio ambiente disminuyó en ese período, aumentó la competencia por esos preciosos recursos. Los heterótrofos con reacciones bioquímicas más complejas tendrían una ventaja en esta competencia. Con el tiempo, evolucionarían organismos que utilizaban la fotosíntesis para producir energía.
Investigación sobre el cáncer
Un descubrimiento útil de la investigación de microesferas es una forma de combatir el cáncer a nivel molecular. Según los oncólogos de Wake, las microesferas SIR-Spheres son esferas de polímeros radiactivos que emiten radiación beta . Los médicos insertan un catéter a través de la ingle hasta la arteria hepática y administran millones de microesferas directamente en el sitio del tumor. Las microesferas SIR-Spheres se dirigen a los tumores hepáticos y conservan el tejido hepático sano. La tecnología de microesferas de cáncer es la última tendencia en la terapia del cáncer (requiere referencia). Ayuda al farmacéutico a formular el producto con un valor terapéutico máximo y efectos secundarios de rango mínimo o insignificante. Una desventaja importante de los medicamentos contra el cáncer es su falta de selectividad por el tejido tumoral solo, lo que causa efectos secundarios graves y da como resultado tasas de curación bajas. Por tanto, es muy difícil apuntar a células anormales mediante el método convencional del sistema de administración de fármacos. La tecnología de microesferas es probablemente el único método que puede usarse para acciones específicas de un sitio (muy exagerado), sin causar efectos secundarios significativos en las células normales.
Vesículas extracelulares
Las micropartículas se pueden liberar como microvesículas extracelulares de los glóbulos rojos , glóbulos blancos , plaquetas o células endoteliales . Se cree que estas micropartículas biológicas se desprenden de la membrana plasmática de la célula como entidades unidas a bicapas lipídicas que suelen tener un diámetro superior a 100 nm. "Micropartícula" se ha utilizado con mayor frecuencia en este sentido en la literatura sobre hemostasia , generalmente como un término para los EV de plaquetas que se encuentran en la circulación sanguínea . Debido a que los EV conservan la composición de proteína de membrana característica de la célula madre, los MP y otros EV pueden transportar información útil, incluidos biomarcadores de enfermedades. Pueden detectarse y caracterizarse mediante métodos como la citometría de flujo o la dispersión dinámica de la luz .