Nanodispositivos biomiméticos funcionales basados en nanocanales modificados con sistemas moleculares electroactivos y bioactivos: diseño, construcción, caracterización y aplicaciones

• Autores: Gregorio Laucirica
• Directores de la Tesis: Omar Azzaroni (dir. tes.), W. Marmisollé (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de La Plata ( Argentina ) en 2023
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  sedici.unlp.edu.ar  doi.org 
• Resumen

  • Desde el comienzo de la humanidad, la naturaleza ha oficiado como una fuente inagotable de inspiración para la creación de nuevos materiales y dispositivos que permitan cumplir una gran diversidad de objetivos. A lo largo de los años, la inspiración en la naturaleza impulsó desde la invención y mejora de herramientas, vehículos, edificios hasta la creación de dispositivos sofisticados con fines puntuales como biosensores, generadores de energía, sistemas para la liberación controlada de drogas, entre tantos otros. Más allá del objetivo específico, todos estos ejemplos están enmarcados dentro de una gran área de estudio denominada biomimética que se sustenta del concepto “learning from nature”.

    La temática en la que se centra esta Tesis no escapa al concepto learning from nature. Específicamente, a lo largo de este documento se abordará el desarrollo y estudio de nanoestructuras inspiradas en los canales iónicos biológicos. Los canales iónicos son proteínas embebidas en las membranas celulares que cumplen funciones vitales en los organismos permitiendo el flujo iónico y molecular a través de los límites de las células y regulando el potencial eléctrico de transmembrana. De esta manera, utilizando el flujo de iones y especies moleculares como mecanismo de procesamiento y transmisión de la información cumplen una amplia variedad de funciones fundamentales para la vida tales como la transmisión del impulso nervioso, el fenómeno de contracción y relajación muscular o la liberación de insulina por parte de las células beta del páncreas. Más allá de la gran diversidad de canales iónicos existentes, en su gran mayoría estos sistemas comparten ciertas características comunes:

    ▪ Permiten el flujo rápido de iones (10^7 iones/s) sin gasto de energía ▪ Pueden ser selectivos a determinados iones o especies moleculares ▪ Pueden abrirse (ON) o cerrarse (OFF) ante distintos estímulos (gating) Son estas características sumadas a la búsqueda de mayor versatilidad y estabilidad química y mecánica las que motivaron el estudio y desarrollo de plataformas compuestas en su totalidad por materiales abióticos que utilizan a las especies iónicas como portadoras de carga. De esta manera, la tesis se enfocó en el desarrollo de nanocanales sintéticos con transporte modulado por estímulos y su aplicación en el campo de la energía y el sensado. Se investigó el uso de diferentes técnicas de fabricación y modificación para producir nanocanales con propiedades de transporte controladas mediante estímulos externos, como especies químicas, pH o voltaje. También se exploró el potencial de estos nanocanales para su uso en aplicaciones de energía, como la generación de energía eléctrica a partir de gradientes de salinidad.