Un gel binario de guanosina que comprende guanosina y guanosina-5'-monofosfato en el cual la relación GUO:GMP es de 0,08 a 0,25

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 5

El carbono existe en al menos 8 alotipos diferentes, uno de los cuales es una forma de nanotu-bos.

Las propiedades singulares de los nanotubos de carbono (CNTs), más específicamente, nano-tubos de carbono con una sola pared (SWNT) han hecho de los mismos candidatos excelentes para aplicaciones en bio-sensibilización (Wohlstadter, J.N., et al., Adv. Mat. 2003, 15, 1184), suministro de 10 genes (Pantarotto, D., et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 5242), pilas de combustible (Li, W., et al., Carbon 2002, 40, 791) y nanofabricación (Wei, B.O., et al., Nature 2002, 416, 495).

Los nanotubos de carbono con una sola pared (SWNTs) son moléculas de fullereno tubulares huecas constituidas esencialmente por átomos de carbono hibridados en sp2 dispuestos típicamente en hexágonos y pentágonos. Los SWNTs tienen típicamente diámetros comprendidos en el intervalo 15 de aproximadamente 0,5 nanómetros (nm) a aproximadamente 3,5 nm, y longitudes usualmente ma-yores que aproximadamente 50 nm (B. I. Yakobson and R. E. Smalley, American Scientist, 1997, 324 337; Dresselhaus, et al., Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes, 1996, San Diego: Academic Press, Ch. 19). Los SWNTs se distinguen unos de otros por un índice doble (n, m), en donde n y m son números enteros que describen cómo cortar una tira simple de grafito hexagonal de tal modo que 20 sus bordes se unan sin soldadura cuando la tira se envuelve sobre la superficie de un cilindro. Cuando n = m, se dice que el tubo resultante es del tipo "sillón" o tipo (n, n), dado que cuando el tubo se corta perpendicularmente al eje del tubo, únicamente se ven expuestos los lados de los hexágonos, y su patrón alrededor de la periferia del borde del tubo se asemeja al brazo y el asiento de un sillón repeti-do n veces. Cuando m = 0, se dice que el tubo resultante es del tipo "zig-zag" o tipo (n, 0), dado que 25 cuando el tubo se corta perpendicularmente al eje del tubo, el borde es un patrón en zig-zag. Cuando n ≠ m y m ≠ 0, el tubo resultante tiene quiralidad y contiene una vuelta helicoidal a aquél, cuya exten-sión depende del ángulo de quiralidad.

Por esta razón se han realizado esfuerzos de investigación considerables acerca del desarrollo de métodos para conseguir suspensiones estables de CNTs altamente dispersados (Chen, J., et al., 30 Science 1998, 282, 95; Liu, J., et al., Science 1998, 280, 1253; Wang, Y., et al., J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 95; Holzinger, M., et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 4002; Mickelson, E.T., et al., J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4318; Zheng, M., et al., Nature Materials 2003, 2, 338; Ortiz-Acevedo, A., et al.,J.Am.Chem.Soc. 2005, 127, 9512; O'Connell, M.J., et al., Chem. Phys. Lett. 2001, 342, 265; Liu, P. European Polymer Journal 2005, 41, 2693; Zhao, B., et al., J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8197; Chen, 35 J., et al., J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2525; O'Connell, M. J., et al., Science 2002, 297, 593 and Islam, M.F., et al., Nano Lett. 2003, 3, 269).

Sin embargo, el progreso se ha visto impedido por dos obstáculos importantes. En primer lugar, su deficiente solubilidad en disolventes tanto acuosos como orgánicos hace difícil la manipulación y funcionalización de los mismos. En segundo lugar, los CNTs se forman generalmente como mixturas 40 heterogéneas de tubos metálicos y semiconductores con quiralidades variables. Con objeto de separar y purificar las diferentes formas de CNTs en una muestra, las mismas tienen que solubilizarse prime-ramente en un medio apropiado.

Por consiguiente, persiste una necesidad sentida desde hace mucho tiempo de métodos para conseguir la solubilización simple, rápida y no destructiva de los nanotubos de carbono y en particular 45 SWNTs.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona el uso de nuevos geles binarios de guanosina para solubili-zación simple, rápida y no destructiva de nanotubos de carbono individuales con una sola pared (SWNTs) a concentraciones altas. Los geles exhiben selectividad entre los SWNTs metálicos y semi-50 conductores y entre SWNTs con quiralidades diferentes.

La presente invención incluye geles binarios y, adicionalmente, geles basados en combinacio-nes de al menos dos compuestos de guanosina, en los cuales un compuesto de guanosina hidrófilo (altamente soluble en agua) está mezclado con un compuesto de guanosina hidrófobo relativamente insoluble. 55

De acuerdo con ello, una realización de la invención proporciona geles binarios de guanosina que comprenden guanosina (GUO) y guanosina-5'-monofosfato (GMP), en donde la relación GUO:GMP es de 0,08 a 0,25.

En una realización, la relación GUO:GMP es 0,25.

En una realización, la relación GUO:GMP es 0,2. 60

En una realización, la relación GUO:GMP es 0,08.

Los geles de la presente invención son únicos en el sentido de que demuestran una gama de comportamiento termosensible que incluye comportamiento termoasociativo. De acuerdo con ello, en una realización los geles de la presente invención tienen una viscosidad que se observa mejor a la temperatura ambiente que a una temperatura inferior a la temperatura ambiente, tal como en estado 5 refrigerado.

El comportamiento termoasociativo de los geles binarios de guanosina de la presente invención es estable también a la observación en un amplio campo de pH. Así, de acuerdo con la presente in-vención, los geles preferidos tienen un pH comprendido en el intervalo que va desde aproximadamen-te 5,0 a aproximadamente 9,0. 10

En una realización de la invención, los geles binarios de guanosina tienen una concentración de cloruro de potasio de al menos 0,01 M. Esta concentración puede, sin embargo, estar comprendida en el intervalo que va desde aproximadamente 0,01 a 0,5 M.

Se ha encontrado que los geles binarios de la presente invención son útiles en la solubilización y separación de nanotubos de carbono con una sola pared (SWNTs). Inesperadamente, esta solubili-15 zación da como resultado la partición de los SWNTs metálicos con respecto a los SWNTs semicon-ductores. Por consiguiente, en una realización de la invención se proporciona un método de enriquecimiento de la fracción de nanotubos metálicos en una muestra, que comprende solubilizar los nanotubos de carbono individuales con una sola pared (SWNTs) en los geles binarios de guanosina de la invención. 20

Adicionalmente, los geles se han mostrado prometedores en la distribución de los SWNTs por quiralidad. Por esta razón, en una realización de la invención se proporciona un método de partición de nanotubos de carbono con una sola pared (SWNTs) por quiralidad, que comprende solubilizar dichos SWNTs en los geles binarios de guanosina de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN 25

A continuación se hace una descripción de realizaciones preferidas de la invención.

De acuerdo con la presente invención, se describen en esta memoria geles binarios de guano-sina formados por mezcla de guanosina-5'-monofosfato (GMP) soluble con guanosina insoluble (Guo) que exhiben propiedades singulares que los hacen sumamente eficaces para dispersión de SWNT.

Los geles de guanosina (o "geles G"), formados por compuestos de guanosina individuales han 30 sido estudiados extensamente (Gellert, M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 1962, 48, 2013; Sasisekharan, V., and Zimmerman, S.; Davies, D.R. J. Mol. Biol. 1975, 92, 171; Proni, G., et al., Chem. Eur. J. 2000, 6, 3249; Walmsley, J.A. and Burnett, J.F. Biochemistry 1999, 38, 14063 and Davis, J.T. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 668).

El bloque de construcción básico es el cuartete G formado por enlaces de hidrógeno de Hoogs-35 teen entre cada una de 4 guaninas y sus dos vecinos más próximos. A medida que aumenta la concentración de monómero, los cuartetes G pueden agregarse en apilamientos cilíndricos por interacciones π-π o, en el caso del 5'-guanosina-monofosfato (GMP), en hélices continuas con enla-ces hidrógeno.

Se demuestra en esta memoria que por combinación del GMP soluble con el Guo insoluble, en 40 relaciones particulares en solución acuosa, se demuestra que las soluciones resultantes forman geles G reversibles binarios con propiedades quirales y termosensibles singulares que pueden controlarse por ajuste de la relación Guo:GMP, contenido de cationes y pH. La quiralidad de los geles G ofrece la posibilidad de selectividad...

1. Un gel binario de guanosina que comprende guanosina y guanosina-5'-monofosfato en el cual la relación GUO:GMP es de 0,08 a 0,25.

2. El gel binario de guanosina de la reivindicación 1 en donde la relación GUO:GMP es 0,25. 5

3. El gel binario de guanosina de la reivindicación 1 en donde la relación GUO:GMP es 0,2.

4. El gel binario de guanosina de la reivindicación 1 en donde la relación GUO:GMP es 0,08.

5. El gel binario de guanosina de la reivindicación 1 que tiene una viscosidad que es mayor a la temperatura ambiente que su viscosidad a una temperatura menor que la temperatura ambien-te. 10

6. El gel binario de guanosina de la reivindicación 1 que tiene un pH en el intervalo comprendido entre 5 y 9.

7. El gel binario de guanosina de la reivindicación 1 que tiene una concentración de cloruro de potasio de al menos 0,01 M.

8. El gel binario de guanosina de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende 15 adicionalmente un nanotubo de carbono.

9. El gel binario de guanosina de la reivindicación 8, en el cual el nanotubo de carbono es un nanotubo de carbono con una sola pared (SWNT).

10. El gel binario de guanosina de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende adicionalmente una célula viva. 20

11. El gel binario de guanosina de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende adicionalmente una enzima.

12. El gel binario de guanosina de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 que comprende adicionalmente un fármaco.

13. Un método de enriquecimiento de la fracción de nanotubos metálicos en una muestra, que 25 comprende solubilizar nanotubos de carbono individuales con una sola pared (SWNTs) en el gel binario de guanosina de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

14. Un método de partición de nanotubos de carbono con una sola pared (SWNTs) por quiralidad, que comprende solubilizar dichos SWNTs en el gel binario de guanosina de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7. 30