Obtención de Nanopartículas y Nanoordenamientos Metálicos Empleando la Química de los Compuestos de Inclusión

La química supramolecular, enfocada a los fenómenos de reconocimiento molecular que ocurren en los compuestos de inclusión monomoleculares como es el caso de αciclodextrina y polimoleculares como en la tiourea, se ha empleado en esta tesis como herramienta para obtener nanopartículas metálicas estables y nanoestructuras químicas cristalinas, donde están presentes las nanopartículas metálicas y los compuestos de inclusión. Se han sintetizado nanopartículas metálicas de níquel /óxidos de níquel a través del desplazamiento de ligantes de un complejo organométalico cerovalente de níquel, bis(1,5-ciclooctadieno)-Ni(0). El desplazamiento se produce por la afinidad y capacidad del ligante saliente de formar compuestos de inclusión con las matrices de tiourea presentes en la solución. Las nanopartículas así obtenidas se han estabilizado con un péptido anfipático funcionalizado con una cisteína, H2N-Cys-Leu-Pro-PhePhe-Asp-NH2. Este péptido es capaz de controlar la forma y el tamaño de las nanopartículas de níquel. Estas nanopartículas poseen propiedades magnéticas, son estables en medio acuoso y tienen bajo grado de toxicidad comparado con el de otras nanopartículas de níquel reportadas. La preparación de nanopartículas paramagnéticas de níquel/óxido de níquel estables abren las puertas al estudio de nanomateriales con aplicaciones biomédicas, por ejemplo, la liberación de drogas y en la terapia hipotérmica para tratar la enfermedad del Alzheimer. Con esta investigación se ha podido conjugar, las potencialidades de este péptido en el tratamiento de la enfermedad del Alzheimer y las propiedades magnéticas de las nanopartículas de níquel. Además, se han obtenido nanoestructuras químicas cristalinas de nanopartículas de oro y plata sobre caras preferenciales de compuestos de inclusión de α-ciclodextrina con huéspedes surfactantes. Las nanoestructuras soportes se construyeron con la matriz y los huéspedes que se incluyen periódicamente en la estructura cristalina. Estos huéspedes, además de ser un pilar imprescindible en la obtención de la estructura supramolecular, tienen la función de estabilizar y acomodar ordenadamente las nanopartículas metálicas. Se sintetizaron y caracterizaron los siguientes compuestos de inclusión: α-CD/1- octanotiol (3:2), α-CD/1-decanotiol (2:1), α-CD/1-dodecanotiol (2:1), α-CD/1- hexadecanotiol (2:1), α-CD/ácido octanoico (3:2), α-CD/ácido decanoico (2:1), αCD/ácido laúrico (2:1), α-CD/ácido myrístico (2:1), α-CD/ácido palmítico (2.3:1), α-CD/ácido esteárico (3:1), α-CD/1-octilamina (3:2), α-CD/1-decilamina (2:1), αCD/1-dodecilamina (2:1), α-CD/1-hexadecilamina (2.3:2) y α-CD/1-octadecilamina (3:1). Los compuestos sintetizados se caracterizaron por presentar estructuras tipo canal, apilándose las moléculas de α-CD unas con otras formando canales infinitos dentro de los cuales se albergan los huéspedes. La estabilidad térmica de estos compuestos es función del grupo funcional y del número de grupos -CH2- del huésped. Los compuestos de inclusión α-CD/ácido octanoico, α-CD/ácido decanoico y α-CD/1-octilamina se pudieron caracterizar además, por difracción de rayos X de monocristal. El complejo α-CD/ácido decanoico presentó una estructura triclínica con grupo espacial P1, encontrándose el huésped totalmente encapsulado en el dímero de la α-ciclodextrina. Los complejos de α-CD/ácido octanoico y α-CD/1- octilamina presentaron estructura hexagonal con grupo espacial R32. El complejo αCD/ácido octanoico presenta dos tipos de dímeros de α-CD, en uno de ellos el ácido octanoico se encuentra completamente dentro del dímero y en el otro, el ácido octanoico se acomoda en una sola molécula de α-CD, quedando el grupo carboxílico completamente fuera de la cavidad de la α-CD. Se obtuvieron ordenamientos de las nanopartículas de oro y plata sobre las caras preferenciales {00l} de los cristales de α-CD/1-octanotiol y α-CD/ácido octanoico, respectivamente. La inmovilización de las nanopartículas se produce por el desplazamiento parcial de la capa estabilizadora que originalmente les acompaña por grupos -SH, para el caso de las nanopartículas de oro, y grupos -COO¯ , para las nanopartículas de plata. Estos grupos funcionales de los huéspedes se localizan a la entrada de la cavidad de los complejos de α-CD, esto acontece solamente cuando la cadena alquílica del huésped presenta 7 grupos -CH2-. Esta investigación constituye una contribución al ámbito de la química supramolecular y nanoquímica, las cuales son fundamentales para el desarrollo de aplicaciones biológicas electrónicas u otras