Resumen de la toxicologia de Nanoparticulas - Kenji Rodríguez (1)

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Toxicología resumen 
Proceso toxicológico de materiales en las bacterias
 Las nps metálicas inician el proceso antibacteriano a través del contacto con la pared celular bacteriana mediante interacciones electrostáticas, liberando iones que alteran la permeabilidad de la bacteria, favoreciendo la penetración de las nps y su posterior interacción con biomoléculas y componentes intracelulares las nps metálicas además de causar daños estructurales en la membrana celular, generan especies reactivas de oxígeno (ros) que provocan daño al material genético de los microrganismos, afectando el proceso de replicación.
Los iones metálicos de las nps interaccionan con la carga negativa de las proteínas con las que forma complejos afectando su función e interfieren con la fosforilación de proteínas.
Las nps metálicas también producen la peroxidación de lípidos dañando la integridad de la membrana celular por estrés oxidativo. Finalmente, el efecto antibacteriano es la sumatoria de diferentes factores, dentro de los cuales destacan la naturaleza química de las nps, su morfología, el proceso de liberación de iones en su superficie y las diferencias en la estructura celular bacteriana.
Grafeno
Características
•	Es una capa atómica única bidimensional de átomos de carbono 
•	Hibridación sp2
•	Forma hexagonal.
•	Excelente conductividad eléctrica, resistencia mecánica y propiedades de absorción óptica.
•	Se producen mediante exfoliación química de óxido de grafito (GtO).
•	Grafeno, el GO y el GO reducido (rGO)
•	El más empleado para la parte bactericida son las nanohojas de GO. 
Efecto Mecanobactericida 
Dos impactos mecánicos sugeridos en la membrana lipídica debido a la interacción con el borde afilado de una escama de grafeno: (a) la extracción de los lípidos de la membrana y (b) la formación de un poro debido a la reorientación de las colas de los lípidos hacia la superficie del grafeno; las cabezas de los lípidos se invierten en el poro. (i) Colas alrededor de la escama de grafeno y (ii) fracción de volumen de lípidos en el régimen de formación de poros. 
Nanopartículas de óxido de hierro
Estrés oxidativo por generación de ROS:
•	Daño en el ADN
El radical hidroxilo (•OH) reacciona con el ADN, adicionándose en los átomos de carbono que están formando dobles enlaces en las bases nitrogenadas y abstrayendo un hidrógeno del grupo metilo de la timina así como de cada uno de los enlaces carbono del hidrógeno azúcar (2'-desoxirribosa). Una de las bases más propensas al daño oxidativo es la guanina. Cuando no se repara es mutagénica, ya que se ha demostrado que se aparea con la adenina (A) en lugar de citosina (C), lo que provoca transversiones 
•	Disfunción de la membrana mitocondrial 
 Peroxidación lipídica
 
•	Alteraciones en la dinámica del ciclo celular
Alteraciones en el proceso de interrupción del ciclo celular permiten que células con genomas inestables evolucionen a células cancerosas. Tales circunstancias podrían incluir: la senescencia celular, en donde los telómeros (secuencias repe tidas que están en los extremos de los cromosomas) se pierden o llegan a ser cortos y se forman los cromosomas dicéntricos inestables; la muerte celular por apoptosis, donde las nucleasas que degradan al ADN están alteradas, y la natu raleza de la respuesta inmune del hospedero, donde se requiere el rearreglo de genes de inmunoglobulinas o del receptor de antígenos de linfocitos T, entre otros casos.
Efecto bactericida de las AgNP's 
Como ya se ha mencionado en el mecanismo general, la actividad antibacteriana fomenta la formación de ROS (especies reactivas de oxígeno) y a su vez la alteración de la funcionalidad de la membrana 
Teorías propuestas sobre el mecanismo bactericida de las AgNP's
1.- Los iones de plata liberados interactuan con los grupos tíos (-SH) presentes en las proteínas y enzimas de la membrana celular, volviéndola más permeable, lo que conlleva a daño celular, impidiendo la producción de ATP, terminando en la muerte celular 
2.- Se habla de un daño extenso en la membrana celular causado por la formación de ROS, los iones de Ag+ al interactuar con la membrana celular la desestabilizan, lo que permite que las nanoparticulas entren dentro de la célula e interactuen con los organelos inhibiendo la reproducción celular 
Efecto bactericida de AuNP's 
El oro en forma de NP presenta cierta actividad bactericida, aunque es mucho menor en comparación con las AgNP. 
Hay dos teorías principales acerca de su mecanismo bactericida:
La primera se refiere a que los iones de Au+ inhiben la producción de ATP al interactuar con la ATPasa lo que deja a la célula sin producción de energía lo que conlleva a la muerte celular.
La segunda teoría dice que los iones Au+ se unen a la subunidad del ribosoma encargado de la transcripción de tRNA, impidiendo la producción de proteínas
Fullerenos y su efecto bactericida
Los fullerenos son una familia de NM constituida exclusivamente por átomos de carbono tomando una forma geométrica, el miembro más simple de esta familia y el más común es el fullereno C60. Los fullerenos se funcionalizan con grupos hidroxilo llamándose fulleroles, esto para conseguir una mayor solubilidad y por lo tanto un mayor efecto bactericida. Su proceso inhibitorio en microorganismos consiste en entrar en contacto con este y producir Ros provocando la peroxidación lipídica en la membrana celular y la muerte celular.
TiO2 y su efecto bactericida
El TiO2 es un material que produce reacciones químicas que pueden ser catalizadas por la estimulación de luz UV, este efecto se llama efecto fotocatálisis y consiste en que cuando un fotón con energía que iguala o supera la energía del salto de banda del semiconductor, incide sobre este, se promueve un electrón, de la banda de valencia hacia la banda de conducción, generándose un hueco, en la banda de valencia, este par electrón-hueco puede reaccionar con agua para producir ROs ( radicales hidroxilo y peróxido de hidrogeno)., y estos interaccionaran con el microrganismo provocando destruyendo la pared celular y la membrana plasmática