Nanoparticule

Définition

Une nanoparticule est une particule de matière, minuscule et nanométrique, de taille inférieure à une microparticule, avec une dimension comprise entre 1 et 100 nanomètres (nm). De telles particules sont constituées de quelques à des milliers d'atomes ou de molécules. Les propriétés colloïdales, optiques ou électriques, sont différentes des microparticules (de 1 à 1 000 µm). La particules encore plus petites (< 1 nm) sont seulement des amas d'atomes.

Une nanoparticule en 3D :

Les limites des produits biologiques encapsulés dans des nanoparticules sont 10 fois plus petites qu'un globule rouge.

Explications

Les nanoparticules peuvent être formées par des causes naturelles (un feu de forêt ou une éruption volcanique) ainsi que par l'action humaine. Les nanoparticules synthétiques sont des particules produites artificiellement qui sont spécialement conçues pour certaines propriétés, telles que la conductivité électrique ou la réactivité chimique.

Caractéristiques

Une nanoparticule possède des propriétés spécifiques qui la distinguent des particules de dimensions "normales", comme les grains de sable. Les nanoparticules sont une forme intermédiaire entre les grains et les molécules individuelles de plusieurs manières :

• Les particules sont très petites. Par conséquent, l'effet de leur densité est négligeable en ce qui concerne l'attraction mutuelle et le mouvement thermique. Par exemple, il est possible de fabriquer des substances qui ne seraient normalement pas capables de se mélanger ou de se dissoudre dans une suspension.
• La grande surface par rapport au volume de nanoparticules (pour un volume donné de particules de même taille, la surface totale est inversement proportionnelle à cette taille). Par exemple, si une réaction chimique nécessite 1 kg de catalyseur avec une granulométrie de 1 mm³, alors avec une granulométrie de 1 nm³ seulement 1 mg est nécessaire pour la même surface réactive. Une très faible quantité de nanoparticules peut ainsi réagir avec une masse importante de produits.
• Les propriétés physiques peuvent également changer, car elles peuvent interagir avec la lumière, qui a une longueur d'onde du même ordre de grandeur, et des effets quantiques peuvent intervenir. Les nanoparticules ont souvent des propriétés optiques inattendues. Par exemple, les nanoparticules d'or en suspension ont une couleur rouge foncé à noire. Les nanoparticules d'or de 2,5 nm fondent à une température beaucoup plus basse (~300 °C) que l'or massif (1064 °C). Les nanoparticules magnétiques telles que celles utilisées dans les supports de données magnétiques peuvent présenter un superparamagnétisme : inversion spontanée de l'orientation magnétique.

Les nanoparticules peuvent être classées selon leur taille dans chacune des trois dimensions :

• fullerènes, particules, etc. avoir les trois dimensions nanométriques (point);
• nanotubes, dendrimères, nanofilaments, fibres et fibrilles ont deux dimensions nanométriques (ligne);
• films minces qui n'ont qu'une dimension nanométrique (plat).

Utilisations

Les nanoparticules sont utilisées en nanotechnologie, dans les nanomatériaux. En nanotechnologie, une particule est définie comme un petit objet qui se comporte comme une unité entière en termes de transport et de propriétés.

Des nanoparticules primaires peuvent être recouvertes de polymères supplémentaires conçus pour interagir avec des tissus ou des cellules spécifiques du corps. Ces nanoparticules enrobées pourraient délivrer des médicaments à des endroits plus précis dans le corps ou à l'intérieur des cellules. Alternativement, les nanoparticules primaires peuvent être assemblées en composites plus grands, un peu comme une grappe de raisin. Ces microparticules libèrent lentement la thérapeutique encapsulée, sur une période de quelques semaines à plusieurs mois.

Il a été démontré que les nanoparticules d'oxyde de zinc ont un excellent effet de blocage des UV par rapport aux particules plus grosses. C'est l'une des raisons pour lesquelles il est souvent utilisé dans les crèmes solaires. De plus, les crèmes à nanoparticules s'étalent plus facilement et ne laissent pas de couche blanche.

Les cellules photovoltaïques constituées de matériaux sous forme de nanoparticules semblent être capables d'absorber beaucoup plus de lumière que des cellules comparables constituées de fines couches lisses ou de cristaux plus gros.

Des applications médicales peuvent être trouvées dans le fait qu'il est possible de concevoir des nanoparticules telles que de petits globules gras ou des structures polymères, qui peuvent pénétrer relativement facilement à travers la peau ou les tissus, de telle manière qu'elles transportent des médicaments vers des endroits spécifiques du corps qui pourraient sinon pas possible.sont moins faciles d'accès. Cependant, on sait peu de choses sur la façon dont les cellules interagissent ensuite avec les nanoparticules fournies.

Fabrication

La plupart des méthodes de création de nanoparticules nécessitent de combiner des ingrédients actifs dans des proportions précises les uns par rapport aux autres pour créer des nanoparticules de taille cohérente. Cela peut souvent être fait efficacement dans de petits volumes en laboratoire, mais ne peut pas être traduit en production à grande échelle. Pour résoudre ce défi, la nanoprécipitation flash utilise de multiples flux continus à haute vitesse contenant les ingrédients actifs qui se combinent constamment aux proportions correctes dans des chambres de mélange spécialement conçues. Pour créer plus de nanoparticules, le processus peut être exécuté sur des périodes plus longues.

Dangers des nanoparticules

Les nanoparticules peuvent être dangereuses si les particules atteignent des endroits où elles ne sont pas destinées. Par exemple, des nanoparticules indésirables peuvent pénétrer dans les poumons lorsqu'elles sont inhalées, analogues par exemple à l'amiante (les nanotubes de carbone en particulier sont mis en évidence ici en raison de leur forme allongée qui ressemble à l'amiante). Ou elles peuvent traverser la peau très facilement grâce aux produits cosmétiques, par exemple.

En rapport avec "nanoparticule"

• nanotube

  

  Un nanotube est une structure cylindrique d'un diamètre d'environ 1 à 100 nm. Les nanotubes de carbone possèdent de superbes propriétés mécaniques et physiques...

• atome

  

  Un atome est la plus petite partie d'une substance qui ne peut être décomposée chimiquement.

• colloïde

  

  En physique et en chimie, un colloïde ou un système colloïdal en suspension, est un système comportant deux phases ou plus, généralement un fluide (liquide)...

• microparticule

  

  Une microparticule est une petite particule d'un diamètre inférieur à 1 millimètre, de 1 à 1 000 µm, dans le domaine de la physique et de la biologie.