Los complejos estables de compuestos de óxidos metálicos, hierro,

cobalto o sus aleaciones en forma denanopartícula y de compuestos difuncionales en los que dichos compuestos difuncionales se seleccionan del grupocompuesto de: tioles, ácidos carboxílicos, ácidos hidroxámicos, ésteres de ácidos fosfóricos o las sales de losmismos que tienen una cadena alifática, portando un segundo grupo funcional en la posición final ω con la condiciónde que el segundo grupo funcional no sea un grupo trialcoxisililo.

Nanopartículas funcionalizadas, su producción y su uso

Campo de la invención

La presente invención se refiere al campo de las nanopartículas funcionalizadas, su producción y su uso.

Estado de la técnica

Se conoce que algunas moléculas orgánicas son capaces de absorberse sobre las superficies de materiales sólidos inorgánicos y esta propiedad se ha utilizado ampliamente hasta el punto de haberse formado clases enteras de compuestos tecnológicamente importantes, tales como los dispersantes y los "agentes humectantes".

Algunas de estas moléculas no sólo se absorben por la superficie involucrada sino que también contribuyen a la formación de estructuras compactas que pueden alterar profundamente sus propiedades.

Ejemplos típicos de moléculas orgánicas del tipo anterior (definidas en lo sucesivo en el presente documento como aglutinantes) son compuestos alifáticos simples monofuncionalizados tales como tioles, dodecilfosfato sódico, bromuro de cetil trimetil amonio, diversos fosfatos alifáticos y los ácidos fosfónicos, carboxílicos e hidroxámicos.

Normalmente la interacción ocurre entre el grupo funcional individual y la superficie inorgánica metálica dejando libre de esta manera una cadena alifática sencilla que no es capaz de interactuar de ninguna manera con otras moléculas funcionales.

La afinidad entre las moléculas orgánicas y las superficies depende de la naturaleza química de cada una: se han estudiado estas interacciones para algunos casos muy bien conocidos, no obstante la comprensión completa de la afinidad de los diversos aglutinantes con las superficies de las nanopartículas aún se está analizando en el campo académico, dado que los resultados son a menudo contradictorios.

También se conoce que las nanopartículas son materiales con dimensiones inferiores a 500 nm o, de acuerdo con algunos autores, inferiores a 100 nm, que pueden formar una dispersión estable en líquidos si existe un potencial de repulsión entre las unidades individuales. En una dispersión no se observa la precipitación porque el movimiento intrínseco debido a la temperatura evita la deposición por efecto de la gravedad. El potencial de interacción entre dos partículas depende sobre todo del estado de la superficie de la nanopartícula; este se puede modificar mediante la absorción o mediante la unión química con otras especies moleculares o iónicas presentes en la solución.

Se conocen algunos complejos compuestos de nanopartículas y aglutinantes monofuncionales del tipo mencionado anteriormente [véase, por ejemplo, Aronoff, Y. G. et al. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 259-262. Heimer,

T. A.; D'Arcangelis et al. Langmuir, 2002, 18, 5205-5212; Yee, C. et al. Langmuir, 1999, 15, 7111-7115; Folkers, J. et al. Langmuir, 1995, 11, 813-824] pero presentan diversas desventajas. El documento de Patente WO 2006/080895 desvela nanopartículas funcionalizadas con compuestos difuncionales que tienen un grupo trialcoxisililo como segundo grupo funcional.

Además de la escasez de los materiales y aglutinantes estudiados, los productos mencionados anteriormente no son solubles en condiciones hidroalcohólicas, una condición que es muy importante para las aplicaciones biomédicas y farmacológicas. Además, la cadena alifática sencilla que queda libre no es capaz de interaccionar en absoluto con las funcionalidades normalmente presentes en las moléculas bioactivas.

Sobre la base de lo expuesto anteriormente, es claramente importante conseguir complejos formados por nanopartículas y por aglutinantes funcionalizados que les hagan adecuados para los diversos propósitos deseados, superando las desventajas mencionadas anteriormente.

Sumario de la invención

Los complejos estables se pueden obtener mediante la unión de nanopartículas de diversos tipos de óxidos de metales de transición a compuestos mono y difuncionales.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 ilustra de forma esquemática el proceso de preparación de los complejos compuestos de nanopartículas con los aglutinantes difuncionalizados descritos anteriormente y las reacciones posteriores de dichos complejos con biopolímeros, moléculas (ciclodextrinas, anticuerpos, etc.) y proteínas.

Las Figuras 2a y 2b muestran el potencial Z de la suspensión en etanol antes y después de la funcionalización.

Las Figuras 3a y 3b muestran el potencial Z de la suspensión en agua antes y después de la funcionalización.

Descripción detallada de la invención

En la actualidad se ha descubierto de forma sorprendente que los compuestos difuncionales son capaces de unirse a nanopartículas compuestas de diversos tipos de óxidos de metales de transición o de metales que forman complejos estables.

En dichos aglutinantes difuncionales, el grupo funcional añadido (que no interacciona con la superficie metálica inorgánica) conduce a modificaciones en la solubilidad de la nanopartícula en el medio líquido, haciendo que la nanopartícula se pueda utilizar en procesos de producción de diversos tipos de materiales nuevos (algunos tipos de plásticos y fibras hidrófilos) ; también permite la interacción química con otras unidades complejas tales como biopolímeros, ciclodextrinas, anticuerpos y fármacos para su uso en el campo farmacéutico y diagnóstico.

Además, el uso de compuestos difuncionales permite obtener complejos de nanopartículas y aglutinantes en los que se consigue cubrir de forma total y compacta la nanopartícula sin alteraciones significativas de las propiedades que dependen de esta (por ejemplo, propiedades magnéticas u ópticas) .

Entre otras ventajas se debe considerar que, gracias a la cobertura total de la superficie obtenida utilizando los aglutinantes anteriores, las nanopartículas no son tóxicas.

De acuerdo con la presente invención, el término compuestos difuncionales se refiere a tioles, ácidos carboxílicos, ácidos hidroxámicos, ésteres de ácidos fosfóricos o las sales de los mismos que poseen una cadena alifática que tiene un segundo grupo funcional en la posición final (llamada i) , con la condición de que el segundo grupo funcional no sea un grupo trialcoxisililo.

Preferentemente, dicho segundo grupo funcional se selecciona del grupo compuesto de: OH, NH2, COOH, y COOR3 en el que R3 es como se define a continuación en el presente documento.

De forma más particular, los compuestos difuncionales de acuerdo con la presente invención son compuestos con la fórmula general:

R1- (CH2) n-R2

en la que:

n es un número entero entre 2 y 20;

R1 se selecciona del grupo compuesto de: OH, NH2, COOH, y COOR3;

R2 se selecciona entre: CONHOH, CONHOR3, PO (OH) 2, PO (OH) (OR3) , COOH, COOR3, SH, y SR3;

R3 es un metal alcalino, preferentemente K, Na o Li, o un agente orgánico protector.

Los compuestos difuncionales como se han definido anteriormente se conocen o se pueden preparar de acuerdo con procesos conocidos.

El proceso de preparación normalmente contempla el inicio de la síntesis a partir de un compuesto difuncional sencillo disponible en el mercado (por ejemplo ácidos carboxílicos o alcoholes i-funcionalizados) , la protección del grupo funcional en posición i, y finalmente la activación de la función carboxílica (o alcohólica) para la inserción posterior de la funcionalidad hidroxámico o fosfórico. De acuerdo con la presente invención, el término nanopartículas se refiere a partículas con dimensiones entre 1 y 200 nm.

De acuerdo con la presente invención, son particularmente preferentes las nanopartículas compuestas de: metales y óxidos metálicos que pertenecen a la serie de los metales de transición, en particular los compuestos con la fórmula general MII MIII2O4 siendo MII = Co, Ni, Fe, Zn, Mn y MIII = FeIII, Co, y Al. Óxidos de tipo maghemita Fe2O3. De forma específica: ferrita de cobalto CoFe2O4, magnetita FeFe2O4, y maghemita y-Fe2O3. Partículas metálicas compuestas de FeO y CoO metálicos y sus aleaciones, incluso con metales nobles.

Los complejos de nanopartículas y aglutinantes se obtienen haciendo reaccionar los derivados difuncionales como se han descrito anteriormente... [Seguir leyendo]

1. Los complejos estables de compuestos de óxidos metálicos, hierro, cobalto o sus aleaciones en forma de nanopartícula y de compuestos difuncionales en los que dichos compuestos difuncionales se seleccionan del grupo compuesto de: tioles, ácidos carboxílicos, ácidos hidroxámicos, ésteres de ácidos fosfóricos o las sales de los mismos que tienen una cadena alifática, portando un segundo grupo funcional en la posición final i con la condición de que el segundo grupo funcional no sea un grupo trialcoxisililo.

2. Los complejos de acuerdo con la reivindicación 1 en los que dichos óxidos metálicos en forma de nanopartícula son compuestos con la fórmula:

MII MIII 2O4

en la que MII = Co, Ni, FeII, Zn, Mn y

MIII = FeIII, Co, Al.

3. Los complejos de acuerdo con la reivindicación 2 en los que dichos óxidos son óxidos de tipo maghemita Fe2O3.

4. Los complejos de acuerdo con la reivindicación 3 en los que dichos óxidos se seleccionan del grupo compuesto de: ferrita de cobalto CoFe2O4, magnetita FeFe2O4, y maghemita Fe2O3.

5. Los complejos de acuerdo con la reivindicación 4 en los que dicho segundo grupo funcional se selecciona del grupo compuesto de: OH, NH2, COOH, y COOR3 en el que R3 es un metal alcalino, o un agente orgánico protector.

6. Los complejos de acuerdo con la reivindicación 5 en los que dichos compuestos difuncionales tienen la fórmula general:

R1- (CH2) n -R2

en la que:

n es un número entero entre 2 y 20 R1 se selecciona del grupo compuesto de: OH, NH2, y COOH. R2 se selecciona entre: CONHOH, PO (OH) 2, PO (OH) (OR3) , COOH, y SH. R3 es un metal alcalino o un agente orgánico protector.

7. Los complejos de acuerdo con la reivindicación 6 en los que dicho metal alcalino se selecciona entre el grupo compuesto de K, Na o Li.

8. Los complejos de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 7 que consisten en:

nanopartícula de ferrita de cobalto/12-hidroxidodecilfosfonato ácido; nanopartícula de ferrita de cobalto/12-amino-N-hidroxidodecanamida; nanopartícula/funcionalizada con poliamidoamina (PAA) compuesta de ácido etilendiaminodiacético-bisacriloil piperazina

9. El proceso para la preparación de los complejos de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 8 en el que una dispersión de dichas nanopartículas se hace reaccionar en un disolvente orgánico con el aglutinante adecuado, manteniéndolo en agitación a baja temperatura durante unas pocas horas y precipitando a continuación el producto obtenido, que a continuación se separa por centrifugación y se puede purificar mediante una nueva dispersión en un disolvente adecuado y una nueva precipitación.

10. Los compuestos que se componen de los complejos de acuerdo con las reivindicaciones 1 - 8 que tienen un derivado bifuncional en el que el grupo funcional externo de dicho derivado bifuncional está unido a moléculas, proteínas o polímeros.

11. Los compuestos de acuerdo con la reivindicación 10 en los que dichas moléculas se seleccionan entre: ciclodextrinas, ácido fólico, anticuerpos y poliamidoamina.

12. El compuesto de acuerdo con la reivindicación 11 que se compone de la unión de ferrita de cobalto/12hidroxidodecilfosfonato ácido y ciclodextrina carboximetilada.

13. El compuesto de acuerdo con la reivindicación 11 que se compone de ferrita de cobalto/ferrita de cobalto ácida/12-amino-N-hidroxidodecanamida y ciclodextrina carboximetilada.