Sensores basados en nanocavidades de calixarenos y tiacalixarenos

Abstract

El área de la química que estudia la organización de especies químicas ensambladas mediante interacciones no covalentes se denomina química supramolecular [1]. El medio en los sistemas organizados se presenta en compartimentos, regiones con propiedades diferentes y, por lo tanto, se consideran microheterogéneos. El término microheterogéneo se debe a que estos medios son heterogéneos a un nivel microscópico [2]. Estos sistemas organizados se clasifican en: agregados moleculares, como micelas formadas por surfactantes o membranas constituidas por lípidos, y sistemas poliméricos abiertos o cerrados [3]. Entre los sistemas poliméricos de cadena cerrada se encuentran los receptores macrocíclicos que presentan cavidades como calixarenos (metaciclofanos) y ciclodextrinas (polisacáridos), capaces de interactuar con diversos sustratos formando complejos [4]. La formación de estos complejos puede modificar las propiedades físicas y químicas del sustrato. En consecuencia, los receptores macrocíclicos se han empleado con diferentes objetivos, como incrementar la estabilidad de drogas o la solubilidad de moléculas orgánicas en agua, etc. [5]. Por otra parte, ¡a química analítica es la ciencia que se basa en el desarrollo y la aplicación de conceptos, principios y estrategias experimentales e instrumentales para medir las características de los sistemas y especies químicas [4]. Los avances en este campo tienen como finalidad mejorar los métodos analíticos establecidos, extender el empleo de los mismos a otras muestras y/o desarrollar nuevos métodos. Diversas disciplinas, como la física, la matemática y la química, aportan las herramientas necesarias con el propósito de garantizar que las mediciones se lleven a cabo de manera verídica y representativa. El éxito fundamental de la química analítica radica en la representación de procesos y matrices reales que son evaluados utilizando los conceptos y fundamentos de la teoría. Si bien los ingenieros y científicos en el campo de la biología y de la física disponen de una serie de herramientas poderosas y elegantes para obtener información cualitativa y cuantitativa de la composición y estructura de la materia, en los últimos años se han desarrollado metodologías que proponen la aplicación de diversas técnicas analíticas en presencia de sistemas organizados supramoleculares. La química analítica supramolecular es el área que comprende el desarrollo de metodologías analíticas basadas en las interacciones intermoleculares entre especies orgánicas y/o inorgánicas, experimentando reconocimiento molecular y autoensamblado. Son varias las ventajas y beneficios que se obtienen con el uso de sistemas organizados, como el incremento de la selectividad y de la sensibilidad [5]. Consecuentemente, es de esperar que tanto en el presente como a futuro la demanda de estos sistemas aumente dando un futuro prometedor a la química analítica supramolecular. La combinación de sistemas organizados supramolecu¡ares y métodos luminiscentes estáticos (fluorescencia y fosforescencia) y dinámicos (cromatografía líquida de alta resolución con detector de fluorescencia, etc.), han permitido la determinación y estudio de compuestos orgánicos de interés en diversas disciplinas, como agroquímica, biológica, farmacéutica, ambiental, química de los alimentos, etc. [6]. Anteriormente, en el grupo de investigación en el que se desarrolló este trabajo de tesis, se evaluó el efecto de ciclodextrinas y calixarenos sobre las propiedades espectroscó picas de diferentes fluoróforos. Las señales fluorescentes intensificadas en presencia de estos macrociclos permitió el desarrollo de métodos analíticos para determinar y cuantificar varios sustratos en diferentes matrices, entre ellos los fungicidas benomilo y carbendazim [7], los pesticidas carbamatos, que son poco fluorescentes, bendiocarb y promecarb [8] con calixarenos y derivados de índoles como 1-metilindol y ácido 3-indolacético con ciclodextrina [9], en diferentes matrices. Los tiacalixarenos son macrociclos derivados de los calixarenos en los que el puente de metileno se ha reemplazado por un átomo de azufre manteniendo la cavidad hidrofóbica, su estructura conformacional variable y una alta reactividad que permite su funcionalización. Debido a estas características se considera que estos compuestos orgánicos pueden ser receptores apropiados para su aplicación en el área de la química supramolecular y que podría permitir el desarrollo de nuevas metodologías en el área de la química analítica supramolecular [10]