Application of carboranes and metallacarboranes for synthesis of innovative nanostructures and for the development of highly stable ion-pair potentiometric sensors

En este trabajo se han descrito las aplicaciones de los carboranos y metalacarboranos para el desarrollo de complejos de pares iónicos y nanoestructuras. El anión metalacarborano [Co(C2B9H11)2]- se ha utilizado junto con antiobióticos del tipo [NR-R'H+] para formar complejos de pares de iones q...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Saini, Abhishek
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2020
País:España
Institución:Universitat Autònoma de Barcelona
Repositorio:Dipòsit Digital de Documents de la UAB
Idioma:inglés
OAI Identifier:oai:ddd.uab.cat:233686
Acceso en línea:https://ddd.uab.cat/record/233686
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Potenciòmetres
Nanocristalls
Carborans
Descripción
Sumario:En este trabajo se han descrito las aplicaciones de los carboranos y metalacarboranos para el desarrollo de complejos de pares iónicos y nanoestructuras. El anión metalacarborano [Co(C2B9H11)2]- se ha utilizado junto con antiobióticos del tipo [NR-R'H+] para formar complejos de pares de iones que, al incorporarse en la membrana polimérica de un electrodo selectivo de micro iones (ISE), pueden utilizarse para la detección potenciométrica del antibiótico utilizado en el complejo de pares de iones. El anión [Co(C2B9H11)2]- también se utilizó junto con el Polipirrol para formar una capa de polímero conductor que mejorara el contacto eléctrico entre la membrana polimérica y el sustrato de platino. Siguiendo esta metodología, se prepararon micro ISE para la detección de Irgarol, Sulfapiridina y Anfetamina en agua y se obtuvieron resultados muy prometedores. Estos compuestos específicos se eligieron debido a la necesidad urgente de dispositivos económicos para su detección en el agua en tiempo real, ya que estas sustancias son dañinas para los organismos vivos (Irgarol y Sulfapiridina) o se consumen como drogas ilícitas (Anfetamina). Las micro-ISE desarrolladas mostraron un límite de detección más bajo en el rango de milimoles por litro. Estas micro-ISE también eran extremadamente selectivas hacia el ión objetivo, incluso en presencia de compuestos estructuralmente similares. Estas micro-ISE mostraron una respuesta de pH estable en el rango de pH relevante para su uso en el agua, también dieron una respuesta estable durante al menos 45 días, a pesar de su uso repetido. También mostraron un tiempo de respuesta extremadamente rápido de menos de 10 segundos.Además, los derivados del carboranilo se utilizaron como agentes de recubrimiento para la producción de nanocristales cuánticos (QNC) de CdSe. Quantum Dots, Quantum Rods, Quantum Rings y Quantum Tetrapods fueron producidos usando un simple método de síntesis coloidal. El método para la producción de todas estos QNCs fue idéntico, cuya diferencia se halla en el uso de diferentes ligandos de carboranilo como agentes de recubrimiento. Una ligera modificación en el derivado de carboranilo utilizado como agente de recubrimiento llevó a la formación de una morfología diferente en el régimen cuántico. Todos los QNCs producidos mostraron una intensa fotoluminiscencia, un alto rendimiento cuántico y una vida útil larga y estable. Todos los QNCs se caracterizaron minuciosamente para comprobar su composición, rendimiento cuántico e intensidad de emisión fotoluminiscente.Finalmente, se sintetizaron nanopartículas de oro con una capa de tiol-ortocarborano (Au NPs) que mostraron la propiedad única de ser capaces de transferir entre las fases acuosa y orgánica. Se demostró que la transferencia de fase ocurrió al usar cationes divalentes, trivalentes y tetravalentes. Fe3+, Ni2+, Mn2+, Ce4+ fueron algunos de los cationes que se probaron con éxito en este sistema de transferencia de fase. Con esto se demostró que las esferas de carboranilo actúan como vehículos para la transferencia de iones de la fase acuosa a la orgánica, haciéndolos ideales para el transporte de iones en aplicaciones biomédicas. Se observó que las esferas de carboranilo están presentes en la superficie de los iones a transportar, creando una especie de piscina iónica cargada que, al aplicar un poco de energía cinética, libera energía permitiendo que los iones se transfieran de una fase a otra. Además, se sintetizaron y caracterizaron nanopartículas magnéticas de Fe3O4 recubiertas de oro (MNP@Au) decoradas con amina y H[Co(C2B9H11)2] (etiquetadas como H[COSAN]). La incorporación de H[COSAN] en este complejo permite su uso como capa sensora en un dispositivo de Punto de Atención para el diagnóstico precoz de la insuficiencia cardiaca. El uso de H[COSAN] se debe a su naturaleza de especie redox ya que tiene un HOMO-LUMO afinable que aumenta la posibilidad de utilizarlo en aplicaciones de detección.

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