Estrategias fotoluminiscentes basadas en análisis por inyección en flujo, mecanismos de transferencia de energía o quantum dots para control (bio)químico

Abstract

Actualmente se ha descrito un número creciente de aplicaciones científico-tecnológicas que requieren llevar a cabo un gran número de análisis químicos rápidos, fiables y con elevada sensibilidad y selectividad. Para estos propósitos se recurre frecuentemente al empleo de técnicas analíticas sofisticadas y versátiles, que proporcionan una gran cantidad de información analítica. Sin embargo, estas técnicas poseen algunos inconvenientes como son su complejidad (generalmente requieren personal especializado), así como el elevado coste de adquisición y mantenimiento de la instrumentación. De ahí que hoy en día está cobrando gran interés otra alternativa: emplear metodologías simples, con un campo de aplicación más limitado, pero que permitan un adecuado control analítico con el consiguiente ahorro de tiempo y costes. En este sentido, las técnicas fotoluminiscentes constituyen una interesante alternativa debido a sus características inherentes de sencillez instrumental, bajo costo y elevada sensibilidad y selectividad que típicamente presentan. Por todo ello, nos pareció de interés establecer como objetivo general de la presente Tesis Doctoral la exploración y desarrollo de nuevas metodologías fotoluminiscentes de análisis para el control (bio)analítico de distintas especies químicas de interés actual basadas en el empleo de herramientas de análisis por inyección en flujo o en la utilización de mecanismos de transferencia de energía. Además también se evaluará la síntesis y el empleo de nanopartículas semiconductoras (quantum dots) como indicadores fotoluminiscentes De este modo, se ha desarrollado una metodología basada en medidas de la desactivación que el ion nitrito provoca sobre la luminiscencia de un indicador para llevar a cabo su determinación en muestras acuosas en un sistema en flujo. Por otro lado, con objeto de solventar uno de los principales problemas que frecuentemente aparece en el desarrollo de metodologías luminiscentes de análisis: la carencia de luminóforos indicadores capaces de detectar selectivamente el analito, se ha evaluado el potencial de la fosforescencia a temperatura ambiente con transferencia de energía (ET-RTP) para la determinación del ion cianuro en aguas de consumo. Buscando una solución a la falta de selectividad que frecuentemente se da en determinaciones fluorescentes de pesticidas, se ha puesto a punto un optosensor para la determinación del ácido 1-naftilacético en aguas y manzanas mediante una metodología de fosforescencia a temperatura ambiente con átomo pesado (HAI-RTP). En este caso, el empleo de un átomo pesado en altas concentraciones y el entorno rígido favorecen la emisión de la fosforescencia nativa del analito de interés, mejorando la selectividad notablemente. Se ha explorado el potencial que presentan los fluoróforos sintéticos "Quantum Dots" como indicadores en el desarrollo de metodologías fotoluminiscentes de análisis. Se ha demostrado que dependiendo de las condiciones del medio, las nanopartículas empleadas en estos estudios (con un núcleo de CdSe) pueden ser altamente sensibles y selectivas para la determinación de iones de distinta naturaleza (el anión cianuro y el catión cobre II). Además, se han realizados estudios dirigidos al empleo de Quantum Dots como indicadores luminiscentes conjugados a receptores apropiados capaces de reconocer al analito. Por un lado se ha diseñado un sistema basado en mecanismos de transferencia de energía (FRET), con una geometría que asegura una mínima distancia entre el donador y el aceptor, de manera que se comprobó que se produce transferencia de energía. Por otro lado, se han empleado los QDs como indicadores fluorescentes "pasivos" para desarrollar un inmunoensayo fluorescente. El proceso de bioconjugación de las nanopartículas con un anticuerpo ha sido optimizado, de manera que se asegura la purificación del conjugado del resto de reactivos en exceso. Además, se ha comprobado que los anticuerpos siguen manteniendo su funcionalidad, y reconocen el antígeno, una vez conjugados con los Quantum Dots.