Diseño y aplicación de sistemas nanoestructurados basados en oro y sus bioconjugados

Resumen

1. introducción o motivación de la tesis Los objetivos globales que se han marcado son: 1. Síntesis de materiales metálicos nanoestructurados basados en oro con diferentes morfologías y tamaños. 2. Formación de materiales compuestos y bioconjugados a partir de los materiales obtenidos en el apartado 1. 3. Caracterización completa de los materiales nanoestructurados obtenidos. Se emplearán principalmente las siguientes técnicas: Espectroscopías UV-visible, de infrarrojo por transformadas de Fourier (FT-IR) y fotoelectrónica de rayos X (XPS). Microscopías electrónicas de transmisión (TEM) y de barrido (SEM); Medidas de tamaño hidrodinámico (Dynamic Light scattering, DLS) y de carga superficial (potencial Zeta, ZP); Medidas de difracción de rayos X (XRD). 4. Desarrollo de análisis electroquímicos de las propiedades electrocatalíticas de los materiales metálicos nanoestructurados fabricados en función de su composición química, tamaño y ligando de superficie para las reacciones de reducción de oxígeno (ORR) y de evolución de hidrógeno (HER). 5. Búsqueda bibliográfica y realización de una revisión de las diferentes estrategias de funcionarización para sistemas nanoestructurados basados en oro y cuya finalidad es la mejora en la penetración dérmica, en ausencia de métodos físicos, empleando diferentes estrategias o enfoques químicos y distintos tipos de fármacos (quimioterapéuticas, genes y proteínas). 2.contenido de la investigación Esta tesis se centra principalmente en el estudio de las propiedades electroquímicas y catalíticas de nanopartículas de oro con diferente funcionalización química. En un primer bloque, se ha estudiado el efecto del tamaño de partícula y del ligando superficial en las propiedades electrocatalíticas de dichas nanopartículas. En un segundo bloque, se ha estudiado la capacidad de las nanopartículas de oro para transferir electrones a una enzima redox conjugada sobre su superficie. Finalmente, se ha revisado el uso potencial de los bioconjugados de oro como sistemas eficientes para la vehiculización selectiva de fármacos por vía dérmica. 3.conclusión • Se ha evaluado la influencia del tamaño de partícula sobre las propiedades electrocatalíticas para la reacción de reducción de oxígeno (ORR). Este trabajo adelanta el posible papel crucial que los ligandos estabilizantes, que recubren el núcleo de Au, juegan en la actividad electrocatalítica de estos nanomateriales. • Por primera vez, se emplearon AuNPs sin dopar, sintetizadas químicamente, como material electrocatalizador bifuncional para la ORR y la reacción de evolución de hidrogeno (HER). Además, se demostró la influencia drástica que ejerce la interfase metal-ligando en el rendimiento electrocatalítico de ambas reacciones. • Mediante autoensamblaje electrostático, se ha preparado un bioconjugado de AuNPs recubiertas de citrato y la enzima lacasa CotA, se ha observado la función bioelectrocatalítica para la ORR de dicha biomolécula, imitando su comportamiento en las membranas de bacterias. De este modo, se abre el camino hacia el diseño de nuevos sistemas nanobioelectrocatalíticos. • Los sistemas bioconjugados basados en NPs plasmónicas son una alternativa prometedora para la administración directa de diferentes tipos de medicamentos por vía dérmica. En esta revisión bibliográfica, se han recopilado los últimos avances reportados en el campo, haciendo especial énfasis en la estrategia empleada para la funcionalización, el tipo de fármaco transportado y la enfermedad tratada. 4. bibliografía: • Bioconjugated Plasmonic Nanoparticles for Enhanced Skin Penetration by Alba-Molina, David; Giner-Casares, Juan J.; Cano, Manuel. TOPICS IN CURRENT CHEMISTRY 378,1, 8. FEB 2020 DOI: 10.1007/s41061-019-0273-0 • Tailoring the ORR and HER electrocatalytic performances of gold nanoparticles through metal-ligand interfaces by Alba-Molina, D (Alba-Molina, David); Santiago, ARP (Puente Santiago, Alain R.); Giner-Casares, JJ (Giner-Casares, Juan J.); Rodriguez-Castellon, E (Rodriguez-Castellon, Enrique); Martin-Romero, MT (Martin-Romero, Maria T.); Camacho, L (Camacho, Luis); Luque, R (Luque, Rafael); Cano, M (Cano, Manuel) JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 123,15, 9807-9812.APR 18 2019. DOI: 10.1039/c9ta05492h. • Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles as High-Performance Electrocatalysts: The Role of Size in the Electroreduction of Oxygen by Alba-Molina, D (Alba-Molina, David) 1 ] ; Santiago, ARP (Puente Santiago, Alain R.)[ 2 ] ; Giner-Casares, JJ (Giner-Casares, Juan J.); Martin-Romero, MT (Martin-Romero, Maria T.); Camacho, L (Camacho, Luis); Luque, R (Luque, Rafael); Cano, M (Cano, Manuel). JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C 123, 15, 9807-9812. APR 18 2019 DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b00249 • Mimicking the bioelectrocatalytic function of recombinant CotA laccase through electrostatically self-assembled bioconjugates by Alba-Molina, D (Alba-Molina, David); Rodriguez-Padron, D (Rodriguez-Padron, Daily); Puente-Santiago, AR (Puente-Santiago, Alain R.); Giner-Casares, JJ (Giner-Casares, Juan J.); Martin-Romero, MT (Martin-Romero, Maria T.); Camacho, L (Camacho, Luis); Martins, LO (Martins, Ligia O.); Munoz-Batista, MJ (Munoz-Batista, Mario J.); Cano, M (Cano, Manuel); Luque, R (Luque, Rafael) NANOSCALE 11, 4,1549-1554. JAN 28 2019 DOI: 10.1039/c8nr06001k.