Micropartícula

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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, incluidos cerámica , vidrio , polímeros y metales . ^[2] 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, por lo que su comportamiento puede ser muy diferente. Por ejemplo, las micropartículas metálicas pueden ser explosivas en el aire.

Las microesferas son micropartículas esféricas, ^[3] y se utilizan cuando es importante tener una superficie de partícula consistente y predecible.

En los sistemas biológicos, una micropartícula es sinónimo de una microvesícula , un tipo de vesícula extracelular (VE).

Matemática: como el término "micro" se refiere a , el rango para micro sería entonces de 31,6 nm a 31,6 micrómetros, o aproximadamente de 31,6 nm a 31,6 micrómetros. Sin embargo, la aceptación general considera nanopartículas a las partículas más pequeñas que 100 nm.${\estilo de visualización 10^{-6}}$${\displaystyle 10^{-7.5}}$${\estilo de visualización 10^{-4.5}}$

Redondeo: las reglas de redondeo en matemáticas ofrecen una definición alternativa. Todo lo que sea mayor a 0,5 μm y todo lo que sea menor a 0,5 mm se considera micropartícula.

Conveniente/popular: Muy a menudo, las partículas con dimensiones superiores a 100 nm se siguen llamando nanopartículas. El rango superior puede estar entre 300 y 700 nm, por lo que esto daría una definición de tamaño para las micropartículas de 0,3 a 300 μm o de 0,7 a 700 micrómetros.

Las pruebas de embarazo caseras utilizan micropartículas de oro. En el artículo sobre microesferas también se enumeran muchas aplicaciones .

Un estudio reciente demostró que las micropartículas inmunomodificadoras cargadas negativamente e infundidas podrían tener un uso terapéutico en enfermedades causadas o potenciadas por monocitos inflamatorios. ^[4]

Las micropartículas también se pueden utilizar durante procedimientos de embolización mínimamente invasivos , como la embolización de la arteria hemorroidal . ^{[5] [6]}

Las microesferas son pequeñas partículas esféricas, con diámetros en el rango micrométrico (normalmente de 1 μm a 1000 μm (1 mm). A veces se hace referencia a las microesferas como micropartículas esféricas. En general, las microesferas son sólidas o huecas y no tienen un líquido 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. ^[7] Las microesferas sólidas y huecas varían ampliamente en densidad y, por lo tanto, se utilizan para diferentes aplicaciones. Las microesferas huecas se utilizan típicamente como aditivos para reducir la densidad de un material. Las microesferas sólidas tienen numerosas aplicaciones dependiendo del material del que están hechas y de su tamaño.

El polietileno , el poliestireno y las microesferas expandibles son los tipos más comunes de microesferas de polímero.

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 de forma fácil y permanente, lo que hace que las microesferas de poliestireno sean adecuadas para la investigación médica y los experimentos biológicos de laboratorio.

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 cerámicas 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 procesos y numerosas aplicaciones de investigación. Las microesferas de polietileno cargadas también se utilizan en pantallas digitales de papel electrónico. ^{[9] [10]}

Las microesferas expandibles son microesferas de polímero que se utilizan como agente espumante, por ejemplo, en tintas para impermeabilizar, revestimientos para bajos de automóviles y moldeo por inyección de termoplásticos. También se pueden utilizar como relleno ligero, por ejemplo, en mármol cultivado, pinturas a base de agua y masillas para grietas/masillas para juntas. Las microesferas de polímero expandibles pueden expandirse hasta alcanzar 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 carcasa exterior se ablanda y se expande a medida que el hidrocarburo ejerce una presión sobre la pared interna de la carcasa.

Las microesferas de vidrio se utilizan principalmente como relleno y voluminizador para la reducción de peso, retrorreflector para seguridad en las carreteras, aditivo para cosméticos y adhesivos, con aplicaciones limitadas en tecnología médica.

Las microesferas fabricadas con vidrio altamente transparente pueden funcionar como microcavidades ópticas o microresonadores ópticos de muy alta calidad.

Las microesferas de cerámica se utilizan principalmente como medios de molienda.

Se prepararon microesferas huecas cargadas con fármaco en su capa exterior de polímero mediante un novedoso método de difusión de disolvente de emulsión y una técnica de secado por aspersión.

Las microesferas varían ampliamente en cuanto a calidad, esfericidad, uniformidad, tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula. Es necesario elegir la microesfera adecuada para cada aplicación específica.

Cada día se descubren nuevas aplicaciones para las microesferas. A continuación se indican algunas:

• Ensayo : Las microesferas recubiertas proporcionan una herramienta de medición en la investigación biológica y 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 imágenes de partículas : se utilizan microesferas sólidas o huecas para la visualización del flujo ; la densidad de la partícula debe coincidir con la del fluido. ^[11]
• Cerámica : se utiliza para crear cerámicas porosas utilizadas para filtros (las microesferas se derriten durante la cocción, microesferas de polietileno) o se utilizan para preparar hormigón ligero de alta resistencia. ^[12]
• Cosméticos : Microesferas opacas utilizadas para ocultar arrugas y dar color, las microesferas transparentes proporcionan una textura de "cojinete 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 cápsulas de liberación prolongada en miniatura fabricadas, por ejemplo, con polímeros. Un uso similar es como capas externas de agentes de contraste de microburbujas utilizados en ecografías con contraste .
• Papel electrónico - Microesferas de doble función utilizadas en el papel electrónico Gyricon
• Aislamiento: las microesferas de polímero expandibles se utilizan para el aislamiento térmico y la amortiguación del sonido.
• Cuidado personal : se agrega a los exfoliantes como agente exfoliante (microesferas de polietileno)
• Espaciadores: se utilizan en pantallas LCD para proporcionar un espaciado preciso entre paneles de vidrio (vidrio)
• Estándares : Las microesferas monodispersas se utilizan para calibrar tamices de partículas y aparatos de conteo de partículas.
• Retrorreflectante : se agrega sobre la pintura utilizada en carreteras y señales para aumentar la visibilidad nocturna de las franjas y señales de la carretera (vidrio).
• Agente espesante: se agrega a pinturas y epoxis para modificar la viscosidad y la flotabilidad.
• Los medicamentos se pueden formular como microesferas flotantes de HBS. A continuación, se incluye una lista de medicamentos que se pueden formular como microesferas: repaglinida , cimetidina , rosiglitazona , nitrendipino , aciclovir , clorhidrato de ranitidina , misoprostol , metformina , aceclofenaco , diltiazem , L-dopa y beneseragida, fluorouracilo.

Algunos se refieren a las microesferas o protocélulas proteicas 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 podían formarse espontáneamente a partir de compuestos precursores inorgánicos en condiciones de laboratorio diseñadas para imitar las que se encontraban 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 un calor moderado. Cuando los polipéptidos resultantes , o proteinoides , se disolvieron en agua caliente y la solución se dejó enfriar, formaron pequeñas capas esféricas de aproximadamente 2 μm de diámetro: microesferas. En condiciones apropiadas, las microesferas darán lugar a nuevas esferas en sus superficies.

Aunque su apariencia es aproximadamente 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 encerrado en una membrana similar al de una célula. Las microesferas, como las células, pueden crecer y contener una doble membrana que experimenta difusión de materiales y ósmosis . Sidney Fox postuló que a medida que estas microesferas se volvieran más complejas, llevarían a cabo funciones más parecidas a las de la vida. Se convertirían en heterótrofos, organismos con la capacidad de absorber nutrientes del entorno para obtener energía y crecer. A medida que la cantidad de nutrientes en el entorno disminuyó en ese período, la competencia por esos preciados recursos aumentó. Los heterótrofos con reacciones bioquímicas más complejas tendrían una ventaja en esta competencia. Con el tiempo, evolucionarían organismos que utilizarían la fotosíntesis para producir energía.

Un descubrimiento útil que se ha hecho a partir de la investigación de las microesferas es una forma de combatir el cáncer a nivel molecular. Según Wake Oncologists, las microesferas SIR-Spheres son esferas de polímero radiactivo que emiten radiación beta . Los médicos insertan un catéter a través de la ingle hasta la arteria hepática y administran millones de microesferas directamente al sitio del tumor. Las microesferas SIR-Spheres se dirigen a los tumores del hígado y respetan el tejido hepático sano. La tecnología de microesferas para el cáncer es la última tendencia en la terapia del cáncer ^{[ cita requerida ]} . Ayuda al farmacéutico a formular el producto con el máximo valor terapéutico y efectos secundarios de rango mínimo o insignificante. Una desventaja importante de los medicamentos contra el cáncer es su falta de selectividad para el tejido tumoral solo, lo que causa efectos secundarios graves y da como resultado bajas tasas de curación. Por lo tanto, es muy difícil dirigirse a las células anormales mediante el método convencional del sistema de administración de medicamentos. La tecnología de microesferas es probablemente el único método que se puede utilizar para la acción específica del sitio (exageradamente exagerada), sin causar efectos secundarios significativos en las células normales. ^[13]

Las micropartículas pueden liberarse 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 la bicapa lipídica que suelen tener un diámetro superior a 100 nm. "Micropartícula" se ha utilizado con mayor frecuencia en este sentido en la bibliografía sobre hemostasia , normalmente como término para las EV de plaquetas que se encuentran en la circulación sanguínea . Debido a que las EV conservan la composición de proteínas de membrana característica de la célula madre, las MP y otras EV pueden transportar información útil, incluidos biomarcadores de enfermedades. Se pueden detectar y caracterizar mediante métodos como la citometría de flujo ^[14] o la dispersión dinámica de la luz .

• Coacervado
• Luminiscente
• Proteinoide
• Microencapsulación
• Microperlas
• Nanopartícula

• Imágenes de microesferas para diversas aplicaciones.