Diferenciación y detección de nanomateriales sintéticos por métodos ópticos empleando sensores (supra) moleculares
Date
2022-05-01Author
Nuñez, Rodrigo Nicolás
Advisor
Pacioni, Natalia Lorena
Metadata
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La necesidad de generar estrategias analíticas sensibles, simples y económicas para la
determinación de nanopartículas metálicas sintéticas (NP), principalmente de oro y de
plata, motivó el desarrollo de esta tesis. Inicialmente, la tesis se centra en resolver algunos
problemas característicos del trabajo con nanomateriales sintéticos, como la baja
reproducibilidad lote a lote o la falta de algoritmos adecuados para la estimación de la
concentración de sistemas complejos, como aquellos que presentan morfologías no
esféricas o mezclas de morfologías. Posteriormente, nos enfocamos en el estudio de las
interacciones que se establecen entre las nanopartículas metálicas y algunos sensores
moleculares. 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. El conocimiento adquirido en ese sentido nos permitió expandir la
estrategia hacia el desarrollo de metodologías multivariadas de segundo orden, para la
detección y cuantificación simultánea de este tipo de analitos en muestras de agua de río y
de red domiciliaria.
En el Capítulo 1 se introducen los conceptos más importantes necesarios para una
mejor comprensión de los resultados. En primer lugar, se presenta la problemática de los
nanomateriales como contaminantes emergentes como consecuencia de su extendido uso,
se describe la particularidad de las nanopartículas metálicas como analitos y se mencionan
algunos de los principales métodos para su detección y cuantificación actualmente
disponibles. Luego se describe la naturaleza, propiedades de las nanopartículas metálicas,
y las estrategias sintéticas más relevantes. Finalmente, se presentan las metodologías que
se emplean con mayor frecuencia para la caracterización de nanopartículas metálicas.
En el Capítulo 2 se efectúa un análisis más profundo de la problemática de los
nanomateriales sintéticos en el ambiente. Luego, se plantea la estrategia propuesta para la
detección y cuantificación de nanopartículas metálicas empleando sensores moleculares.
Finalmente, se plantean los objetivos de este trabajo de tesis y la organización de los
resultados obtenidos.
En el Capítulo 3 se detalla la optimización de la síntesis de nanopartículas de plata
estabilizadas con ácido gálico, mediante el empleo de una metodología quimiométrica, con
el objetivo de mejorar la reproducibilidad lote a lote. También se presenta la
caracterización de dichas NP, y los ensayos de reproducibilidad pertinentes.
En el Capítulo 4 se describe el desarrollo de una metodología sintética one-pot de
nanovarillas de plata en ausencia de agentes directores como surfactantes, junto a la
caracterización de las mismas. Además, se presenta un algoritmo para la estimación
de la concentración de sistemas polidispersos de nanopartículas multiforma.
En el Capítulo 5 se discute el desarrollo de un nuevo método analítico para la
detección y cuantificación individual de NP de oro y plata (AgNP y AuNP), a partir de
la interacción del nanomaterial con carbazol, como sensor molecular. El capítulo
abarca la caracterización de los componentes individuales del sistema híbrido NPfluoróforo,
y los estudios de interacción y determinación de parámetros analíticos de
validación (límite de detección y cuantificación, selectividad, precisión y exactitud,
recuperación) de la metodología propuesta.
En el Capítulo 6 se desarrolla, a partir de calibración de segundo orden y datos de
fluorescencia a dos vías, una nueva metodología analítica multivariada para la
cuantificación simultánea de AgNP y AuNP. También se determinan los parámetros
analíticos (límite de detección, límite de cuantificación, ensayos de recuperación,
exactitud y precisión) del método propuesto.
En el Capítulo 7 se exponen las conclusiones generales de este trabajo de tesis de
doctorado.
Finalmente, en los Anexos A, B, C y D se describen algunos aspectos que pueden
ser necesarios para la interpretación de algunos resultados. Específicamente se
discuten conceptos de análisis de la varianza (ANOVA) en diseño experimental, la
estimación de la concentración de nanopartículas metálicas empleando un algoritmo
denominado NANoPoLC, conceptos básicos de fluorescencia (que constituye la
técnica instrumental empleada en las metodologías analíticas propuestas en esta
tesis), y de validación de métodos analíticos en calibración univariada,
respectivamente.
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