Estrategias analíticas basadas en sensores moleculares para la detección de nanomateriales sintéticos

Abstract

La necesidad de generar estrategias analíticas sensibles, simples y económicas para la determinación de nanopartículas metálicas sintéticas, principalmente de oro y de plata, motivó el desarrollo de esta tesis durante los últimos cinco años. Particularmente, nos enfocamos en el estudio de las interacciones que se establecen entre las nanopartículas metálicas y algunos sensores moleculares. Por ejemplo, en función de la distancia entre una sonda fluorescente y una nanopartícula metálica, es posible modular la emisión de fluorescencia de la sonda y, en consecuencia, existe la posibilidad de desarrollar un método analítico para la detección y cuantificación de estas nanopartículas. Este trabajo de tesis se presenta de la siguiente manera: En el capítulo I, se introducen los conceptos más importantes para una mejor comprensión de los resultados. En primer lugar, se presenta la problemática de los nanomateriales como contaminantes emergentes. Luego, se describe la naturaleza, las propiedades de los nanomateriales focalizando en nanopartículas metálicas, y las estrategias sintéticas más relevantes. Posteriormente, se presentan las metodologías que con mayor frecuencia se emplean para su caracterización, y las aplicaciones de los nanomateriales en diferentes áreas. Por último, se describe cómo las nanopartículas metálicas se consideran analitos especiales y los principales métodos para su detección y cuantificación. En el capítulo II, se efectúa un análisis más profundo de la problemática de los nanomateriales en el medio ambiente y cómo pueden ejercer toxicidad sobre diversos organismos. Luego, se sientan las bases sobre las que se llevó a cabo esta tesis doctoral, planteando la estrategia propuesta para la detección y cuantificación de nanopartículas metálicas empleando sensores moleculares y el estudio de un surfactante gémini para la síntesis de nanopartículas con propiedades diferentes y novedosas. Finalmente, se plantean los objetivos de este trabajo de tesis y la organización de los resultados obtenidos. En el capítulo III, se estudia el rol de un surfactante gémini aniónico en la síntesis de nanopartículas de plata. Se realiza la caracterización de este nuevo nanomaterial evaluando su estabilidad y la funcionalización utilizando didecamido cistina de sodio como ligando de las nanopartículas metálicas por diversas técnicas que incluyen, la espectroscopia fotoelectrónica de rayos X, espectroscopia infrarroja y espectroscopia Raman intensificada por la superficie. En el capítulo IV, se evalúan las propiedades catalíticas de las nanopartículas estabilizadas con el surfactante gémini aniónico utilizando una reacción modelo que involucra la reducción de un compuesto orgánico y, además, mediante la formación de nuevas partículas en soluciones de crecimiento que contienen el surfactante. En el capítulo V, se describe la interacción entre un compuesto azo con nanopartículas de plata de diferentes tamaños y ligandos mediante espectroscopia UV-visible; y se estudia la influencia del tautomerismo azo-hidrazona que presenta este compuesto. A su vez, se evalúa cómo las nanopartículas metálicas de oro y plata generan la desactivación de la emisión de fluorescencia de sondas fluorescentes de la familia de las rodaminas. En el capítulo VI, se propone un método espectrofluorimétrico basado en la desactivación de la fluorescencia de rodamina B y rodamina 6G como método analítico para la detección y cuantificación de nanopartículas de oro y de plata. Se presentan los principales parámetros analíticos de validación y la aplicación del método al análisis de las nanopartículas estudiadas en muestras reales de agua de red domiciliaria y agua de río. En el capítulo VII, se presentan las conclusiones más importantes del presente trabajo de tesis, con relación a los objetivos planteados inicialmente. En los anexos A, B y C, se describen algunos detalles para la estimación de la concentración de nanopartículas metálicas empleando un algoritmo denominado NANoPoLC, conceptos básicos de fluorescencia y de validación de métodos analíticos, respectivamente.