MACROMOLÉCULAS AUTOENSAMBLADAS ALREDEDOR DE NANOTUBOS DE CARBONO, UN PROCEDIMIENTO PARA SU PREPARACIÓN Y SUS APLICACIONES.

Macromoléculas autoensambladas alrededor de nanotubos de carbono, un procedimiento para su preparación y sus aplicaciones [0001] La invención tiene por objeto macromoléculas autoensambladas y fotopolimerizadas alrededor de nanotubos de carbono, un procedimiento para su preparación y sus aplicaciones. [0002] Después de su descubrimiento, a principios del año 1990 por Lijima (Nature 354, 56 (1991), los nanotubos y particularmente los nanotubos de carbono, han suscitado un interés creciente debido a sus propiedades físicas, electrónicas o térmicas. La mayoría de las aplicaciones requieren un nivel de pureza muy alto de los nanotubos y se han descrito diversos métodos de purificación, bien por oxidación, por filtración o también por cromatografía. Muy frecuentemente, después de estos procesos, los nanotubos se deterioran (oxidación, recortes en los extremos) o ven su estructura grafítica modificada (funcionalización covalente sobre las partes finales o sobre las paredes laterales de los tubos), lo que a veces provoca una modificación muy considerable de sus propiedades. [0003] Se mide por tanto el interés de un método de purificación eficaz y no destructor. [0004] Los trabajos de los autores de la presente invención en este campo demuestran que algunos compuestos pueden auto-organizarse alrededor de nanotubos formando anillos y protegerlos así contra cualquier deterioro durante su manipulación. Ventajosamente, estos compuestos pueden separase de los nanotubos y recuperarse para aplicaciones de interés, obteniéndose entonces los nanotubos con un nivel de pureza muy elevado. [0005] La invención tiene por tanto como objeto proporcionar nuevos compuestos que pueden usarse para la protección de nanotubos. [0006] La invención también se refiere a un método de purificación de nanotubos aplicando estos compuestos. [0007] De acuerdo con otro aspecto más, la invención se refiere a las nuevas estructuras con autoensamblaje de dichos compuestos alrededor de nanotubos y sus aplicaciones, particularmente para la protección y purificación de nanotubos o también la vectorización de productos activos. [0008] Las nuevas estructuras de macromoléculas con auto-organización alrededor de nanotubos se caracterizan porque están esencialmente formadas por anillos de compuestos lipídicos polimerizados rodeando a los nanotubos, obteniéndose estos compuestos polimerizados a partir de compuestos lipídicos, que comprenden una o dos cadenas A unidas a un grupo Z: - representando A una cadena CH3-(CH2)m-CC-CC-(CH2)n- - siendo n y m, idénticos o diferentes, números enteros de 1 a 16, y - representando Z una cabeza polar constituida por un grupo -COOH, -CO-NH-Y, -NH2 o N + (R)3, siendo R un alquilo C1 a C4 e Y un radical - (CH2)4 -C (R1) -N (CH2-COOH)2, representando R1 H o un radical COOH en el caso en el que A represente una sola cadena lipídica, o un grupo de estructura: representando R2 un grupo -COOH, -CO-NH-Y1, siendo Y1 un radical -(CH2)4 -C(R3)-N(CH2-COOH)2, representando R3 H o un radical COOH, o Z o R2 pueden ser también cabezas polares hidrófilas o neutras de tipo azúcar o polisacárido. [0009] Los compuestos lipídicos preferidos polimerizables son aminolípidos de fórmula o amonios cuaternarios de fórmula CH3-(CH2)m -CC-CC- (CH2)n-NH2 CH3-(CH2)m -CC-CC-(CH2)n-N + (R)3 [0010] Otros compuestos lipídicos preferidos polimerizables son lípidos ácidos bicatenarios, es decir, con dos cadenas A unidas a Z. 2   [0011] Otros compuestos adicionales son lípidos funcionalizados por un grupo quelante, como el ácido nitrilotriacético (NTA) o el ácido iminodiacético (IDA). [0012] La invención también se refiere a un procedimiento de obtención de estructuras definidas anteriormente caracterizado por que comprende las etapas que consisten en: - poner en contacto nanotubos sin procesar con una solución de lípidos para formar una suspensión estable; - polimerizar los lípidos que están auto-organizados alrededor de los nanotubos y; - recuperar los nanotubos cubiertos por anillos constituidos por los lípidos polimerizados. [0013] Ventajosamente, los nanotubos sin procesar se tratan con ultrasonidos en la solución de lípidos. [0014] En el procedimiento de la invención, estos lípidos están en solución en un medio acuoso tamponado que contiene ventajosamente un detergente. Como detergente se citará, el dodecil sulfato sódico (SDS). [0015] Después del tratamiento con ultrasonidos, el detergente se elimina por diálisis. [0016] La suspensión de nanotubos en el tampón acuoso se somete a un tratamiento para polimerizar los lípidos. [0017] Se usa una radiación ultravioleta. [0018] En un modo de realización de la invención, las estructuras obtenidas se someten a un tratamiento para separar los nanotubos, cubiertos por anillos lipídicos polimerizados, de cualquier impureza contenida en la síntesis de los nanotubos sin procesar. [0019] Esta etapa se realiza, por ejemplo, por cromatografía por exclusión de tamaño. [0020] Fases estacionarias constituidas por sílice de porosidad controlada, tal como el producto comercializado con el nombre CPG (por controlled pore glass) por Millipore Corp., han demostrado ser satisfactorias. Pueden realizarse una o más etapas de purificación y la porosidad puede, ventajosamente, modificarse de acuerdo con la etapa de purificación. De esta manera se obtienen nanotubos de gran pureza. [0021] También es posible eliminar los anillos aplicando un campo eléctrico, por ejemplo en un dispositivo de electroforesis. [0022] Los nanotubos cubiertos por macromoléculas polimerizadas obtenidos de esta manera, presentan propiedades ventajosas en numerosas aplicaciones. [0023] Los nanotubos cubiertos por hemimicelas fotopolimerizadas permiten efectuar, particularmente, un acortamiento controlado de los tubos por tratamiento con ultrasonidos. [0024] Se sabe que los nanotubos monolaminares son sensibles al tratamiento fuerte con ultrasonidos y que una exposición prolongada a ultrasonidos provoca una fuerte degradación de los tubos, esencialmente por un fenómeno de recorte de los nanotubos en sus extremos. [0025] Incluso, se ha podido observar que las paredes laterales de los nanotubos están fuertemente deterioradas después de un intenso tratamiento con ultrasonidos, lo que perturba la estructura grafítica de los nanotubos y modifica sus propiedades electrónicas. [0026] Resulta que los nanotubos monopared de la invención, que están cubiertos por macromoléculas polimerizadas, permiten controlar su acortamiento. [0027] Los autores de la invención han constatado de hecho que sometiendo muestras de nanotubos mono pared, recubiertos de lípidos polimerizados, tal y como se ha descrito anteriormente, con un tratamiento de ultrasonidos, es posible cortar los nanotubos y obtener, por ejemplo, tamaños promedio del orden de 400 nm después de 2 horas de tratamiento con ultrasonidos. [0028] Como se ilustra en los ejemplos, de esta manera pueden obtenerse nanotubos mono pared cortados con tamaños parecidos en forma de tubos aislados o en pequeños haces, lo que de muestra que el corte no se ha realizado por un recorte en los extremos, sino más bien por una rotura en dos de los nanotubos. [0029] Por tanto, el lípido polimerizado en la superficie de los nanotubos sirve para proteger los nanotubos. 3   [0030] Las especies poliméricas de la invención en forma de anillo que se han separado de los nanotubos de carbono por electroforesis constituyen nuevos vectores de moléculas hidrófobas o de proteínas de membrana, ya que el interior de estos anillos presenta una estructura bicapa de membrana. [0031] Como se ha indicado anteriormente, las macromoléculas formadas por lípidos polimerizados en la superficie de nanotubos son hidrófobas en su parte interna e hidrófilas en su parte externa. [0032] Constituyen por tanto vectores de interés para moléculas hidrófobas en medios acuosos. [0033] La invención contempla por tanto la aplicación de anillos poliméricos separados de nanotubos como vectores de productos hidrófobos. [0034] Los productos hidrófobos tendrán tendencia, al ponerse en contacto con dichas macromoléculas polimerizadas, a colocarse en el interior de la bolsa hidrófoba presentada por los lípidos polimerizados. Estos últimos son solubles en medio acuoso debido a su parte hidrófila exterior y el conjunto lípido/producto hidrófobo también será entonces soluble. [0035] Esta aplicación utiliza los nanotubos para la fabricación de transportadores de moléculas no hidrosolubles en particular medicamentos y proteínas hidrófobas. [0036] Al usar lípidos de tamaño adecuado, es posible disponer de recubrimientos que imitan la membrana celular, pudiendo aparentar, las macromoléculas polimerizadas alrededor de los nanotubos, bicapas lipídicas. [0037] Con lípidos cuyo tamaño es del orden de la magnitud de la de los lípidos de una membrana celular,... [Seguir leyendo]

1. Estructuras de macromoléculas con auto-organización alrededor de nanotubos, caracterizadas por que están esencialmente formadas por anillos de compuestos lipídicos polimerizados rodeando a los nanotubos, obteniéndose estos compuestos polimerizados a partir de compuestos lipídicos que comprenden una o dos cadenas A unidas a un grupo Z: - Representando A una cadena CH3-(CH2)m-CC-CC-(CH2)n-, siendo n y m, idénticos o diferentes, números enteros de 1 a 16, y - Representando Z una cabeza polar constituida por un grupo -COOH, -CO-NH-Y, -NH2 o N + (R)3, siendo R un alquilo C1 a C4, e Y un radical - (CH2)4 -C (R1) -N (CH2-COOH)2, representando R1 H o un radical COOH en el caso en el que A represente una sola cadena lipídica, o un grupo de estructura: representando R2 un grupo -COOH, -CO-NH-Y1, siendo Y1 un radical -(CH2)4 -C(R3)-N(CH2-COOH)2, representando R3 H o un radical COOH, o Z o R2 también pueden ser cabezas polares hidrófilas, neutras, de tipo azúcar o polisacárido. pudiendo también ser Z o R2 cabezas polares hidrófilas neutras, de tipo azúcar o polisacárido. 2. Estructuras de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas por que los compuestos lipídicos a polimerizar son aminolípidos de fórmula CH3-(CH2)m -CC-CC- (CH2)n-NH2 3. Estructuras de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas por que los compuestos lipídicos a polimerizar son amonios cuaternarios de fórmula CH3-(CH2)m -CC-CC-(CH2)n-N+(R)3 4. Estructuras de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas por que los compuestos lipídicos a polimerizar son lípidos ácidos con cadenas A unidas a Z. 5. Estructuras de acuerdo una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizadas por que los compuestos lipídicos a polimerizar están funcionalizados por un grupo quelante. 6. Estructuras de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas por que los compuestos lipídicos a polimerizar están funcionalizados por una calidad hidrófila neutra de tipo azúcar o polisacárido. 7. Procedimiento de obtención de estructuras de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que comprende las etapas que consisten en: - poner en contacto los nanotubos sin procesar con una solución de lípidos para formar una suspensión estable; - polimerizar los lípidos que se han auto-organizado alrededor de los nanotubos; y - recuperar los nanotubos envueltos con anillos constituidos por los lípidos polimerizados. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que los nanotubos sin procesar se someten a ultrasonido en una solución de lípidos en un medio acuoso tamponado que contiene ventajosamente un detergente, eliminándose este último posteriormente por diálisis y después la suspensión de nanotubos en el tampón acuoso se somete a un tratamiento para polimerizar los lípidos. 9. Procedimiento de purificación de nanotubos, caracterizado por que las estructuras se someten, de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, a un tratamiento para eliminar los anillos de los compuestos lipídicos polimerizados que envuelven los nanotubos. 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dichas estructuras se someten a una cromatografía por exclusión de tamaño. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que para retirar los anillos se aplica un campo eléctrico. 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que dichas estructuras se calientan en un tampón Tris a una temperatura superior a 90ºC durante 14 horas aproximadamente para extraer el polímero y restaurar los nanotubos desnudos. 13. Aplicación de las estructuras de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para proteger los nanotubos y efectuar, si se desea, un acortamiento controlado de estos nanotubos. 14. Aplicación de las estructuras de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, como vectores de moléculas hidrófobas o de proteínas de membrana. 15. Aplicación de las estructuras de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, como motores moleculares. 16. Aplicación de estructuras de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, para la vectorización de productos, particularmente en el campo farmacéutico o cosmético o de perfumería. 9   13   14