La nanotecnología sigue impulsando la innovación en múltiples industrias, desde la medicina y la ciencia de los materiales hasta el almacenamiento de energía y las soluciones ambientales.
Nanopartículas imprimibles específicas para biosensores portátiles e implantables.
La nanotecnología está impulsando el desarrollo de biosensores portátiles e implantables. En 2025, investigadores de Caltech desarrollaron un nuevo método para la impresión de nanopartículas por inyección de tinta que permite la producción en masa de estos dispositivos. Las nanopartículas cúbicas de núcleo-capa tienen una doble función: facilitan la transducción de señales electroquímicas y pueden unirse a moléculas diana en fluidos biológicos.
El núcleo de la nanopartícula consiste en un análogo de azul de Prusia (PBA), un material redox-activo capaz de enviar señales electroquímicas. La celda está hecha de polímero imitado molecularmente (MIP) hexa-cianoferrato de níquel (NiHCF), que permite un reconocimiento molecular preciso. Estas nanopartículas imprimibles podrían permitir la producción a gran escala de biosensores para monitorear biomarcadores críticos.
Para probar su funcionalidad, los investigadores desarrollaron un biosensor impreso por inyección de tinta diseñado para monitorear los niveles de AA, CPK y Trp. El sensor exhibió alta reproducibilidad y precisión, manteniendo flexibilidad mecánica y estabilidad incluso después de 1,200 ciclos de flexión. Esta adaptabilidad permite a los fabricantes crear biosensores en varias formas para diferentes aplicaciones.
Además, el biosensor se utilizó para rastrear medicamentos para el tratamiento del cáncer de hígado en fluidos biológicos, ayudando a monitorear cómo el cuerpo los absorbe y procesa. La integración de este nanomaterial hizo que el biosensor fuera más fuerte, más estable y más preciso, mejorando el monitoreo de la salud dirigida.
Perfilado de Células Únicas (SCP) de Nanotransportadores: Tecnología de Monitoreo Impulsada por IA
Los nanotransportadores se utilizan ampliamente en la administración de fármacos, pero rastrear su distribución a nivel celular ha sido un desafío. Los investigadores alemanes han desarrollado ahora el Perfilado de Células Únicas (SCP) de Nanotransportadores, un método que monitorea y detecta con precisión los nanotransportadores dentro de células individuales.
SCP permite la cartografía de alta resolución de nanotransportadores a nivel celular, lo que permite a los investigadores cuantificar su biodistribución con una precisión y sensibilidad excepcionales.
El equipo aplicó un enfoque de aprendizaje profundo (DL) para analizar conjuntos de datos de imágenes a gran escala, optimizando la imagenología de nanotransportadores para una cuantificación más precisa. El método se demostró en un modelo de ratón, proporcionando nuevas perspectivas sobre la nanomedicina a nivel celular.
El marco de nanotecnología basado en IA puede segmentar células según diferentes parámetros como forma y tamaño, lo que se logró optimizando el algoritmo DL a través de un entrenamiento en datos 3D de alta calidad.
El marco impulsado por IA segmenta las células en función de parámetros como la forma y el tamaño, refinando el algoritmo de DL a través del entrenamiento en datos de imagen 3D de alta calidad. Los resultados experimentales mostraron que SCP cuantificó efectivamente la distribución de ARNm basado en LNP a una dosis ultra baja de 0.0005 mg/kg, que es de 100 a 1,000 veces más baja que las concentraciones utilizadas en estudios convencionales. Ver video
Optimización de Nanoceldas de Carbono para Materiales Ultra-Ligeros Impresos en 3D.
Los materiales nano-arquitectónicos ofrecen ventajas estructurales únicas, pero a menudo sufren de baja resistencia a la tracción e inestabilidad mecánica. Investigadores de la Universidad de Toronto han abordado este problema aplicando optimización bayesiana impulsada por aprendizaje automático (ML) para mejorar las propiedades mecánicas de las nanoceldas de carbono impresas en 3D.
El equipo desarrolló un marco de modelado generativo predictivo entrenado en conjuntos de datos derivados del Análisis de Elementos Finitos (FEA), un método comúnmente utilizado para el análisis estructural. Utilizando la polimerización de dos fotones (2PP) en la fabricación aditiva a escala nanométrica, fabricaron nanoceldas de carbono con diámetros de soportes que varían de 300 a 600 nm.
Las pruebas experimentales mostraron que las nanoceldas optimizadas lograron una resistencia específica de 2.03 m3 kg-1 a densidades tan bajas como 200 kg m3. Las mejoras en el diseño aumentaron la resistencia a la tracción en un 118% y el módulo de Young en un 68%. El proceso de fabricación también fue altamente escalable, permitiendo a los investigadores fabricar 18.75 millones de celdas de celosía mientras mantenían integridad estructural.
Las nanoredes de carbono optimizadas combinan la resistencia del acero al carbono con las propiedades ligeras del poliestireno expandido, lo que las hace adecuadas para aplicaciones aeroespaciales y estructurales de alto rendimiento.
Desarrollo de nanocristales IOB para una computación más rápida
La nanotecnología está avanzando en la computación óptica de próxima generación, permitiendo un procesamiento de datos más rápido y eficiente. Investigadores de la Universidad de Oregón han desarrollado nanocristales luminiscentes que cambian rápidamente entre estados de luz y oscuridad, lo que permite almacenar y transmitir información a velocidades nunca antes vistas.
La biestabilidad óptica (BO) permite que los materiales existan en dos estados ópticos distintos bajo una única entrada. Sin embargo, la biestabilidad óptica intrínseca (BOI) ha permanecido en gran medida inexplorada, limitando el desarrollo de materiales de BOI a escala nanométrica.
En un estudio reciente, los investigadores sintetizaron y probaron nanopartículas (ANPs) de avalancha Nd3+-doped KPb2 Cl5 IOB. Estas nanopartículas exhiben biestabilidad basada en avalancha de fotones, lo que les permite alternar entre un estado oscuro, no emisivo, y un estado brillante, emisivo.
Inicialmente, activar las NPs requiere un láser óptico de alta potencia, pero con el tiempo, la potencia necesaria para cambiar de estado disminuye significativamente. Esta capacidad de conmutación de baja potencia hace que los nanocristales sean una opción eficiente para la computación óptica, reduciendo tanto el consumo de energía como los costos operativos.
Los investigadores creen que estas NPs biestables podrían utilizarse en compuertas lógicas digitales, un componente clave en la computación que anteriormente era difícil de diseñar a escala nanométrica. Los nanocristales se pueden integrar con la tecnología existente a un costo relativamente bajo, mientras que la litografía directa permite interconexiones en volumen 3D. Esto posiciona a los nanocristales de BOI como un material prometedor para la computación óptica de alta densidad y centros de datos impulsados por IA.
Nanocompuesto DyCoO @rGO de primera generación para semiconductores de alto rendimiento
Las heteroestructuras se utilizan ampliamente en el desarrollo de materiales de electrodo de supercapacitores de alto rendimiento. DyCoO3, un material de perovskita con excepcional conductividad eléctrica, ha despertado interés en la fabricación de nanocompuestos.
Investigadores han desarrollado un novedoso nanocompuesto DyCoO3@rGO, combinando DyCoO₃ con óxido de grafeno reducido (rGO) para formar una estructura híbrida 3D con mejor conductividad y vida útil.
Este nanocompuesto de primera generación logró una capacitancia específica media máxima de 1418 F/g a 1 A/g. Mantuvo esta capacitancia incluso después de 5,000 ciclos de carga-descarga, demostrando una estabilidad y eficiencia mejoradas. La fuerte interacción entre el nanocompuesto y el electrolito en las baterías modernas resultó en un proceso de carga y descarga más eficiente.
Los investigadores creen que el nanocompuesto DyCoO3@rGO es un candidato prometedor para electrodos de baterías de alto rendimiento en aplicaciones de almacenamiento de energía.
Nanotecnología en 2025: Innovaciones en curso
Estos avances representan solo una fracción de los avances en nanotecnología. Otros desarrollos notables incluyen nanofibras rociables para tratamiento de heridas, sistemas de entrega de medicamentos basados en nanopartículas, tecnología de aerogel y películas de biopolímeros reforzadas con nanopartículas.
Escrito por Ibtisam Abbasi
Se graduó del Instituto de Tecnología Espacial de Islamabad con una licenciatura en Ingeniería Aeroespacial. Durante su carrera académica, ha trabajado en varios proyectos de investigación y ha gestionado con éxito varios eventos extracurriculares como la Semana Internacional del Espacio y la Conferencia Internacional sobre Ingeniería Aeroespacial. Habiendo ganado un concurso de prosa en inglés durante su licenciatura, Ibtisam siempre ha mostrado un gran interés en la investigación, la escritura y la edición. Poco después de graduarse, se unió a AzoNetwork como freelancer para mejorar sus habilidades. A Ibtisam le encanta viajar, especialmente visitar el campo. Siempre ha sido un fanático del deporte y le encanta ver tenis, fútbol y cricket. Nacido en Pakistán, Ibtisam espera algún día viajar por todo el mundo.
