Diseño y desarrollo de nanoestructuras magnéticas con aplicación en tecnología y salud

Abstract

El Grupo de Magnetismo y Materiales Magnéticos (G3M) del Instituto de Física La Plata cuenta con décadas de trayectoria en el diseño, la síntesis y la caracterización de nanomateriales magnéticos orientados a aplicaciones tecnológicas, biomédicas y ambientales. A partir de esta experiencia, se han desarrollado diversas rutas de producción —mecanosíntesis, coprecipitación con funcionalizaciones específicas, descomposición térmica y métodos solvotermales— capaces de generar nanopartículas y nanoestructuras jerárquicas con control sobre el tamaño, la cristalinidad, el ensamblado y la química superficial. En esta revisión se detallan estos procedimientos de síntesis y las estrategias empleadas para optimizar la estabilidad coloidal, la funcionalización y el comportamiento magnetoestructural de los sistemas obtenidos. Asimismo, se presenta una síntesis de las aplicaciones estudiadas en el G3M en los últimos años, que abarcan la remediación ambiental, la separación selectiva de biomoléculas, el direccionamiento de células y fármacos, la magnetofección, la actuación magnetomecánica y la generación de calor bajo campos de radiofrecuencia para hipertermia oncológica y descongelamiento de tejidos vitrificados. También se describen desarrollos instrumentales propios, como un aplicador portátil de RF, un sistema inductivo para medir ciclos magnéticos a radiofrecuencia, y un dispositivo prototipo de tomografía de permeabilidad magnética. Este recorrido evidencia la relación directa entre los parámetros de síntesis, las propiedades magnéticas resultantes y la funcionalidad alcanzada, y destaca el potencial de las nanoestructuras magnéticas como plataformas versátiles para resolver desafíos actuales en tecnología, salud y medio ambiente.

The Magnetism and Magnetic Materials Group (G3M) of the Instituto de Física La Plata has decades of experience in the design, synthesis, and characterization of magnetic nanomaterials for technological, biomedical, and environmental applications. Building upon this expertise, several production routes have been developed— including mechanosynthesis, coprecipitation with specific functionalizations, thermal decomposition, and solvothermal methods— capable of generating nanoparticles and hierarchical nanostructures with controlled size, crystallinity, assembly, and surface chemistry. This review details these synthesis procedures and the strategies employed to optimize the colloidal stability, functionalization, and magnetostructural behavior of the resulting systems. Furthermore, it provides a summary of the applications investigated by the G3M in recent years, encompassing environmental remediation, selective separation of biomolecules, cell and drug targeting, magnetofection, magnetomechanical actuation, and heat generation under radiofrequency fields for oncological hyperthermia and the thawing of vitrified tissues. In-house instrumental developments are also described, such as a portable RF applicator, an inductive system for measuring magnetic cycles at radiofrequency, and a prototype magnetic permeability tomography device. This overview demonstrates the direct relationship between synthesis parameters, the resulting magnetic properties, and the achieved functionality. It highlights the potential of magnetic nanostructures as versatile platforms for addressing current challenges in technology, healthcare, and the environment.