Contribuciones analíticas a la caracterización y determinación de nanopartículas
- Autores: Ángela I. López Lorente
- Directores de la Tesis: Miguel Valcárcel Cases (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2013
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francesc Xavier Rius Ferrus (presid.), Agustina Gómez Hens (secret.), Erwin Rosenberg (voc.)
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- Resumen
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE D./Dª ÁNGELA INMACULADA LÓPEZ LORENTE El resumen de la tesis para la base de datos Teseo debe ser una presentación de la tesis y tener la extensión suficiente para que quede explicado el argumento de la tesis doctoral. El formato debe facilitar la lectura y comprensión del texto a los usuarios que accedan a Teseo, debiendo diferenciarse las siguientes partes de la tesis:
1. Introducción o motivación de la tesis Actualmente nos encontramos en plena expansión de la Nanociencia y Nanotecnología. Millones de toneladas de nanopartículas (NPs) se producen anualmente con fines comerciales o como subproductos de la actividad humana. La creciente producción y el uso de nanomateriales conducirán a su acumulación, generando importantes implicaciones negativas para la salud humana y el medio ambiente [1].
Uno de los roles de la Química Analítica en este contexto es el análisis y caracterización de dichas nanopartículas. Si bien puede afirmarse que hay un déficit de técnicas analíticas que permitan su caracterización rápida, la situación se agrava aún más cuando se pretenden determinar en matrices complejas como medioambientales y biológicas. En esta tesis doctoral se ha abordado, por tanto, la síntesis y caracterización de nanoestructuras de naturaleza metálica (Au y Ag) y de carbono (CNTs), así como el desarrollo de metodologías que permitan su determinación en matrices ambientales y biológicas.
2. Contenido de la investigación En cuanto a la síntesis de nanopartículas, se ha propuesto una nueva ruta para obtener nanopartículas de oro (AuNPs) sin ligandos en superficie usando acero inoxidable como agente reductor sólido [2]. Además, se ha diseñado un sistema de flujo continuo con un reactor tubular de acero inoxidable para llevar a cabo la síntesis de las mismas.
Respecto a la caracterización, las AuNPs obtenidas con la síntesis propuesta se han caracterizado mediante diversas técnicas microscópicas (SEM, TEM, AFM), energía dispersiva de Rayos X (EDAX) o plasma de acoplamiento inductivo con espectroscopia de emisión óptica (ICP-OES). Además de técnicas microscópicas, se han usado técnicas analíticas de separación ¿electroforesis capilar- para la separación de AuNPs y AgNPs por la interacción de las mismas con compuestos tiólicos añadidos en el buffer. En cuanto a las técnicas espectroscópicas, se ha empleado, por un lado, la espectroscopia Raman para la caracterización de mezclas de nanotubos de carbono monocapa (SWNTs) y multicapa (MWNTs) dispersados con tensioactivo (SDS, Tritón X-100 y CTAB) [3]. La relación de las bandas G/D se ha utilizado como índice de pureza de CNTs en términos de densidad de defectos. Sin embargo, se ha demostrado que la relación de dichas bandas está relacionada con el grado de agregación de la muestra, siendo menos pronunciado dicho efecto en el caso de MWNTs [4]. Por otro lado, se ha utilizado la espectroscopia infrarroja (IR-ATR) para monitorizar in-situ la síntesis de AuNPs con el método propuesto anteriormente midiendo el incremento que se observa en las bandas de agua conforme se producen y depositan las nanopartículas en la superficie ATR.
Por último, se ha abordado el desarrollo de métodos de determinación de nanopartículas. Se ha demostrado la aplicabilidad de los líquidos iónicos con grupo imidazolio para preconcentrar AuNPs en muestras medioambientales ¿agua de río- y biológicas ¿hígado de pollo-, siendo posible su posterior detección mediante espectroscopia UV/vis y Raman [5]. El procedimiento de extracción y preconcentración se ha adaptado a SWNTs carboxilados (c-SWNTs), solubles en agua, siendo cuantificados por espectroscopia Raman [6]. Asimismo ha sido posible la determinación de c-SWNTs por espectroscopia Raman amplificada por superficies (SERS) mediante la subsecuente microfiltración en una membrana de celulosa de las AuNPs obtenidas mediante la síntesis propuesta y la muestra acuosa que contiene los c-SWNTs [7]. Por último, ha sido posible la preconcentración de c-SWNTs mediante el uso de membranas modificadas con MWNTs con posterior detección por espectroscopia Raman utilizando en este caso para la cuantificación la relación de intensidades de las bandas G y D características de los mismos [8].
3. Conclusiones La investigación realizada en la presente Tesis Doctoral se ha centrado en el desarrollo de métodos analíticos enfocados a la caracterización y determinación de nanopartículas y nanomateriales en muestras biológicas y medioambientales. Se han caracterizado nanomateriales de diversa naturaleza, entre ellos nanopartículas de oro obtenidas a través de nuevos procedimientos de síntesis propuestos. Para la caracterización de nanotubos de carbono se ha empleado la espectroscopia Raman, mientras que en el caso de nanopartículas metálicas se emplearon la espectroscopia infrarroja y la electroforesis capilar. Asimismo, se han propuesto diversos métodos para la determinación de nanopartículas mediante microextracción con líquidos iónicos, sobre un sustrato SERS o mediante el uso de membranas modificadas con nanotubos de carbono, con posterior detección Raman.
En la presente Tesis se cubren las dos facetas de las nanopartículas en Nanociencia y Nanotecnología Analíticas, centrándose en su consideración como objetos, aunque también se han empleado como herramientas para mejorar la detección de otros nanomateriales.
4. Bibliografía [1] Monitoring nanoparticles in the environment; B.M. Simonet, M. Valcárcel, Anal. Bioanal. Chem. 393 (2009) 17-21.
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[3] Qualitative detection and quantitative determination of single-walled carbon nanotubes in mixtures of carbon nanotubes with a portable Raman spectrometer; A.I. López-Lorente, B.M. Simonet, M. Valcárcel, Analyst 138 (2013) 2378-2385.
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[5] Rapid analysis of gold nanoparticles in liver and river water samples; A.I. López-Lorente, B.M. Simonet, M. Valcárcel, Analyst 137 (2012) 3528-3534.
[6] Determination of carboxylic SWNTs in river water by microextraction in ionic liquid and determination by Raman spectroscopy; A.I. López-Lorente, B.M. Simonet, M. Valcárcel, Talanta 105 (2013) 75-79.
[7] Bare gold nanoparticles mediated surface-enhanced Raman spectroscopic determination and quantification of carboxylated single-walled carbon nanotubes; A.I. López-Lorente, B.M. Simonet, M. Valcárcel, B. Mizaikoff, Anal. Chim. Acta 788 (2013) 122-128.
[8] Sequential preconcentration and on-membrane Raman determination of carboxylic single-walled carbon nanotubes in river water samples; A.I. López-Lorente, M.L. Polo-Luque, M. Valcárcel, Anal. Chem. 85 (2013) 10338-10343.
