Nanopartículas del ZrO2 y puntos cuánticos del carbono como herramientas

Abstract

La nanotecnología ha generado un gran interés en la comunidad científica en la última década, ya que las propiedades únicas de los nanomateriales (ópticas, electroquímicas, magnéticas, etc.) abren un abanico de posibilidades que ha permitido que se hayan desarrollado aplicaciones en diversos campos de la ciencia y tecnología. En la presente Tesis Doctoral se describen: 1) la funcionalización y caracterización de nanopartículas de óxido de zirconio con tres cloruros de acilo que difieren en la longitud de su cadena alifática, 2) la síntesis de puntos cuánticos de carbono y su funcionalización con una molécula quimiosensora (SA-CDs) para usarlos como nanosensor sensible al agua y a la polaridad del disolvente y 3) la síntesis de puntos cuánticos de carbono con ciclodextrinas (β y γ-CyD-CDs) con el objetivo de usarlos como nanomarcadores en bioimagen in vitro e in vivo. El uso de nanopartículas como aditivos en aceites lubricantes ha mostrado tener un efecto importante en la disminución de la fricción y el desgaste entre piezas en movimiento. En muchos casos, las suspensiones de nanopartículas en aceites lubricantes no son estables debido a procesos de aglomeración y precipitación. La modificación del nanoentorno mediante la funcionalización superficial es una estrategia sencilla para minimizar estos problemas. De hecho, la caracterización de las suspensiones de las nanopartículas de óxido de zirconio funcionalizadas en aceites lubricantes demostraron su estabilidad. Además, los rendimientos tribológicos de los aceites lubricantes fueron mejorados mostrando también una dependencia con la longitud de la cadena alquílica. Los puntos cuánticos de carbono (CDs), además de poseer unas propiedades ópticas excepcionales, han demostrado ser un material muy versátil gracias a la presencia de grupos funcionales superficiales los cuales pueden ser usados para modificar a propósito su superficie para diferentes aplicaciones. El agua es un contaminante común en los aceites lubricantes que afecta tanto a las propiedades del lubricante como a la vida útil de los materiales. Entonces, para cuantificar el agua presente en medios no acuosos (aceites lubricantes y disolventes), se ha sintetizado el quimiosensor fluorescente SA-CDs que ha probado ser sensible a los protones (medio acuoso), agua (medio no acuoso) y a la polaridad del medio. El mecanismo de respuesta ha sido propuesto y ha sido desarrollado el método para cuantificar el agua presente en tolueno y aceites lubricantes. Los resultados fueron validados por el método de Karl-Fischer. Finalmente, en esta Tesis Doctoral se ha estudiado el potencial analítico de CDs funcionalizados con glutatión (Glut-CDs) y ciclodextrinas como marcadores fluorescentes en bioimagen in vitro (en células cancerígenas U2OS y B16F10 y en fibroblastos mamarios sanos) e in vivo (ratones). Los resultados de bioimagen in vitro e in vivo muestran que los CDs funcionalizados con ciclodextrinas son capaces de cruzar la membrana celular. Los estudios de citotoxicidad mostraron que Glut-CDs, en cualquier rango de concentración usada, son no tóxicos para las células. Sin embargo, altas concentraciones de CDs funcionalizados disminuyeron la viabilidad celular.