El futuro está en la luz

La nanotecnología permite el acercamiento a un mundo al que hasta hace unos pocos años era impensable llegar. Su impacto en la vida moderna aún parece una historia de ciencia ficción. Las nanopartículas metálicas en concreto y su combinación con luz, han abierto las puertas a un universo donde innovadores tratamientos oncológicos, tuberías virtuales de partículas o “balas de medicamentos” tienen cabida.

Las nanopartículas de oro, por ejemplo, debido a los valores del indice de refracción que presentan en el rango del visible, al ser iluminadas con luz pueden utilizarse como nanofuentes de calor, pudiendo destruir células cancerígenas adheridas a ellas si se introducen en el cuerpo y se aplica un láser desde fuera para calentarlas.

Pero además, a escalas nano, es decir, del orden de la milmillonésima fracción de un metro, la luz tiene la capacidad de ejercer fuerzas sobre los objetos pequeños. De hecho, la luz transporta energía y momento, magnitudes conservadas en cualquier proceso físico y que se transfieren al rebotar sobre un objeto ejerciendo presión de la misma forma que una raqueta retrocede al ser impactada por una bola a gran velocidad. Pero, ¿puede haber fenómenos extraños en caso de que el momento neto sea cero? Es decir, si empujamos a una nanopartícula por los dos lados de la misma manera, ¿Podría moverse? ¿Cómo lo haría?

Del estudio de todos estos fenómenos y la búsqueda de nuevas aplicaciones se encargan investigadores del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid, siendo el objeto de sus últimas publicaciónes en Physical review letters (S. Albaladejo et al., 2009; I. Zapata et al., 2009) y Nanoletters.

En ellas se combina la respuesta del oro a la luz, con la parte no conservativa de las fuerzas ópticas ejercidas sobre ellas. Enviando haces iguales consiguen que las fuerzas generen torbellinos de luz capaces de mover a las partículas aumentando el coeficiente de difusión del oro dos órdenes de magnitud. Con esto se logra que estas nanoparticulas se desplacen muy fácilmente en medios densos, como las mucosas, en intervalos de tiempos muy pequeños.

Además, añadiendo un láser adicional, y en combinación con estos vórtices de luz, hacen posible crear movimiento direccionado, como si de tuberías virtuales de nanopartículas se tratara, aun cuando no existe ninguna fuerza neta que las empuje hacia alguna dirección.

Puesto que todos estos efectos son sensibles a tamaño y composición, este fenómeno podría ser útil además en procesos de separación molecular. También hace factible que, tanto procesos limitados por difusión como la penetración de algunos medicamentos a través de membrana, sean viables. De hecho se ha demostrado que existen enfermedades que pueden ser farmacológicamente revocadas, y sin embargo, la incapacidad de controlar la penetración de fármacos por las membranas a tiempos cortos, ha impedido tratamientos exitosos.

Actualmente, estos investigadores están estudiando combinar las fuerzas ópticas con nanoparticulas de plata, que además de poseer propiedades análogas a las del oro, poseen propiedades antibacterianas y antivirales, siendo capaces de inhibir la replicación de algunos virus. Estas cualidades junto con la posibilidad de controlarlas darían lugar a un nuevo abanico de posibilidades aun sin explorar.