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IMPACTO AMBIENTAL DE LA NANOTECNOLOGÍA

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¿NANOTECNOLOGÍA?

Definiciones

Diseño, caracterización, producción y aplicación de estructuras, dispositivos

y sistemas por control de la forma y el tamaño a escala nanométrica

La investigación y desarrollo tecnológico a los niveles atómico, molecular o La investigación y desarrollo tecnológico a los niveles atómico, molecular o

macromolecular, en la escala de aproximadamente 1-100 nm

La creación y el uso de estructuras, dispositivos y sistemas que presentan

nuevas propiedades y funciones a causa de su pequeño tamaño y su capacidad

para ser controladas o manipuladas en la escala atómica

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ANTECEDENTES DE LA NANOTECNOLOGÍA

“Soluble ó coloidal”

500-400 años BC, Egipto y China: Oro coloidal para aplicaciones estéticas y curativas

1618, Francisci Antonnii, primer libro sobre “Oro coloidal”

1676, Johann Kunckels, “drinkable gold” propiedade curativas

1818, Jeremias Benjamin Richters, “ transformación de disoluciones rosas ó púrpuras de

oro disuelto en disoluciones amarillas cuando las partículas de agregan”

1857, Faraday, obtención de disoluciones rojas de oro por reducción de AuCl4-

1861, Graham, introdujo el término “coloide” (la fracción de partículas más pequeñas)

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Evolución histórica reciente

1959 Richard Feynman ( Premio Nobel de Física)

“There’s plenty of room at the bottom”

1974 Norio Taniguchi ( Tokyo Science University)

Introducción del término “ Nanotecnología”

1980 Eric Drexlex1980 Eric Drexlex

Libro “ Engines of Creation”

1981 Microscopio de Efecto Tunel

1986 Microscopio de Fuerzas Atómicas

NANOTECNOLOGÍA ACTUAL

Observación de Clústeres de átomos

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Evolución del uso de nanomateriales

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Sobre el Medio Ambiente

- Efectos directos sobre

microorganismos, invertebrados,

peces y otros organismos

- Interacción con contaminantes que

Sobre la Salud

- Daños en la membranas

celulares

- Liberación de las especies

tóxicas disueltas- Interacción con contaminantes que

pueden cambiar la biodisponibilidad

de compuestos tóxicos ó de

nutrientes

- Cambios en las estructuras

medioambientales de los sistemas

no vivos

tóxicas disueltas

- Generación de especies

reactivas al oxígeno, ROS

(iones oxígeno, peróxidos y

radicales libres)

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Tipos de nanomateriales

Según la composición química

-Nanomateriales de carbono, nanotubos,CNTs,grafeno…

-Nanopartículas de óxidos metálicos

TiO2. AlO2,Fe2O3

�Nanopartículas metálicas

AgNPs, AuNPs

�Quantum dots,QDs

CdSe,CdTe,CdSeTe,ZnSe…

�Dendrímeros

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Según el origen

- Manufacturado- Natural : bacterias, virus

material coloidal terrestre o acuático

material particulado ultrafino

- Accidentales: procedente de procesos industriales

Según el estado : libres / agregadas

Según el tamaño:

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Propiedades de las nanopartículas que afectan a su comportamiento en el

ambiente y a su toxicidad

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NECESIDADES ACTUALES PARA EL ESTUDIO DE NPs

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Evolución histórica

Single Particle- Inductively Coupled Plasma- Mass Spectrometry,

SP-ICP-MS

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SP-ICP-MSAspecto Clave:

Medida suspensión de partículas

a baja concentración y con una

alta frecuencia en la adquisición

de datos

MS cuadrupolar, frecuencia adquisición datos:

- Tiempo de adquisición

(Dwell time)

- Tiempo adquisición masa

- Tiempo entre lecturas

(Stettling time)

- Tiempo estabilización cuadrupolo

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SP-ICP-MS

Excelente Sensibilidad (ng/L)

Información Analítica:

� Composición elemental

� Concentración

� Tamaño

� Distribución de tamaños

ICPICP--MS NEXIONMS NEXIONTMTM 300X, 300X, PerkinPerkin ElmerElmer

SyngistixSyngistixTMTM NanoApplicationNanoApplication ModuleModule

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SP-ICP-MS

250

300

350

400 Frecuencia pulsos

Concentración de las NPs

Intensidad de cada pulso

Masa de la NP

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150

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de las NPs NP

Altura pulso diámetro NPs

Eficiencia de nebulización

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Posibilidad de diferenciación

simultánea de nanopartículas e iones

Histogramas de distribución de señal (a-d) 60 nm suspension de NPs de 2.5x107 L-1, (e-h)

60 nm suspension NPs de 2.5x107 L-1 con 1 �g L-1 Ag (I), (i-l) 60 nm suspension NPs de

2.5 x 107 L-1 con 4 �g L-1 Ag (I). Dwell times: 10 ms, 5 ms, 100 �s, 50 �s.

Abad-Alvaro et al, Anal.Bioanal.Chem.2016,408,5089

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1.- Uso de instrumentos comerciales

2.- Posibilidad de obtención de información de:

- Presencia de uno ó varios elementos en forma partículada o disuelta

- Tamaño de partícula

Ventajas SP-ICP-MS

- Tamaño de partícula

- Concentración del número de partículas

- Masa por partícula y distribución por tamaños

- Concentración de la forma disuelta y de la particulada

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Muchas gracias por vuestra atención