SÍNTESIS VERDE (ECOLÓGICA) DE SONONANOPARTÍCULAS DE ORO.

Síntesis de nanopartículas mediante el empleo de ultrasonidos de alta potencia y que se denominarán sononanopartículas.

Síntesis verde (ecológica) de sononanopartículas de oro.

Se reivindica un nuevo y rápido método de síntesis de sononanopartículas de oro, partiendo de ácido tetracloroáurico o tetracloroaurato de sodio y utilizando citrato trisódico como agente reductor y estabilizador.

El método emplea únicamente reactivos químicos completamente respetuosos con el medio ambiente, de ahí que se considere una síntesis verde o ecológica.

También se reivindica en esta solicitud el uso de estas sononanopartículas en la fabricación de sensores y biosensores amperométricos modificados.

Síntesis verde (ecológica) de sononanopartículas de oro.

Sector de la técnica La presente invención describe:

1. La síntesis de nanopartículas mediante el empleo de ultrasonidos de alta potencia. Dichas nanopartículas se denominarán sononanopartículas.

2. Un método nuevo y rápido (cinco minutos y medio) de síntesis de sononanopartículas de oro mediante el empleo de ultrasonidos de alta potencia partiendo de ácido tetracloroáurico o tetracloroaurato de sodio, y utilizando citrato trisódico como agente reductor y estabilizador.

3. Un método de síntesis que emplea únicamente reactivos químicos completamente respetuosos con el medio ambiente. Por esta razón, puede considerarse una síntesis verde o ecológica.

4. El uso de estas sononanopartículas en la fabricación de sensores y biosensores amperométricos modificados.

Estado anterior a la técnica Una nanopartícula es una partícula microscópica cuyo tamaño se mide en nanómetros y en la que al menos una de sus dimensiones es <100 nm. Sus propiedades están determinadas principalmente por el comportamiento de su superficie y se caracterizan por una relación superficie/volumen extremadamente alta en comparación con las propiedades del material masivo.

La novedad de nuestra síntesis se pone de manifiesto en cuatro aspectos principales:

Primero, la sencillez del proceso y del dispositivo experimental utilizado.

Segundo, El carácter ecológico de la síntesis debido no solo a la naturaleza de los reactivos utilizados, sino también a la reducción de las cantidades de precursor y de agente reductor/estabilizador que se requieren para dicha síntesis.

Tercero, La reducción drástica del tiempo necesario para realizar la síntesis.

Cuarto, La buena estabilidad en el tiempo de las sononanopartículas sintetizadas.

Debido a las inusuales propiedades ópticas, magnéticas, electrónicas y químicas que muestran las nanopartículas el uso de las mismas encuentra amplias aplicaciones en una gran diversidad de campos: biosensores, cosmética, recubrimientos, electrónica, catálisis, semiconductores, biomedicina, etc. Las nanopartículas pueden producirse utilizando diferentes métodos: radiación (Yeh, M.S.; Yang, Y.S.; Lee, Y.P.; Lee, H.F.; Yeh, Y.H.; Yeh, C.S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 6851-6857) , descomposición térmica (Kim, Y.H.; Lee, D.K.; Jo, B.G.; Jeong, J.H.; Kang, Y.S.. Colloids Surf. A 2006, 284-285, 364-368) deposición de vapor (Ponce, A.A.; Klabunde, K.J. J. Mol. Catal. A Chem. 2005, 225, 1-6) , reducción en microemulsión (Haram, S.K.; Mahadeshwar, A.R.; Dixit, S.G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 5868-5873) , vía electroquímica (M. T. Reetz and W. Helbig, J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 7401-7402) , entre otros. No obstante, estas síntesis tienden a ser caras y lentas.

Un método alternativo es el uso de ultrasonidos. La sonosíntesis de nanopartículas está basada en la descomposición de una disolución donde se encuentran el precursor y los agentes reductor y/o estabilizante (s) , mediante la irradiación con ultrasonidos. En general, el tratamiento ultrasónico inicia la cavitación acústica, produciéndose una enorme concentración de energía debido a la conversión de la energía cinética del movimiento del líquido en calor. Las altas presiones y temperaturas locales combinadas con un enfriamiento extraordinariamente rápido proveen de un medio único para realizar reacciones químicas en condiciones extremas. En estas condiciones los compuestos volátiles se descomponen rápidamente dando lugar a átomos metálicos, que en presencia del agente estabilizador se aglomeran dando lugar a las nanopartículas (K. S. Suslick, G. J. Price, Annu. Rev. Mater. Sci., 1999, 29, 295) .

Por otra parte, en la última década se ha realizado un gran esfuerzo por conseguir una química verde. Estos esfuerzos han estado encaminados a eliminar o al menos minimizar los residuos producidos por los procesos químicos y a implementar procesos sostenibles adoptando doce principios fundamentales recogidos en la bibliografía (Anastas, P. T.; Warner, J. C. Green Chemistr y : Theor y and Practice; Oxford University Press, Inc.: New York, 1998.) . Desde una perspectiva de respeto al medioambiente, en la preparación de nanopartículas metálicas deben evaluarse tres aspectos principales: la elección del disolvente donde se realiza la síntesis, de un agente reductor no contaminante y, por último, de un agente estabilizador no tóxico. Los procedimientos de síntesis no considerados como verdes o ecológicos, que constituyen la mayor parte de los trabajos comunicados en la bibliografía, emplean el NaBH4 (M. Brust, A. Walker, D. Bethell, D. J. Schiffrin, R. Whyman, J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 801-809) o la hidrazina (S. Tajammul Hussain, M. Iqbal, M. Mazhar, J. Nanopart. Res., 2009, 11 (6) , 1383-1391) como agentes reductores, y tensioactivos o compuestos poliméricos como agentes estabilizantes, calificados como tóxicos, con el consiguiente perjuicio para el medio ambiente.

Finalmente, en lo que respecta a las posibles aplicaciones de las nanopartículas en el campo del electroanálisis, los electrodos Sonogel-Carbono patentados y desarrollados por nuestro grupo de investigación (J. L. Hidalgo-Hidalgo-de-Cisneros, M. M. Cordero-Rando, I. Naranjo-Rodríguez, E. Blanco-Ollero, L. Esquivias-Fedriani, Patente P200100556, España, 2001; M. M. Cordero-Rando, J. L. Hidalgo-Hidalgo de Cisneros, E. Blanco, I. Naranjo-Rodríguez, Anal. Chem., 2002, 74, 2423-2427) , así como otros sensores amperométricos con base de carbono (pasta de carbono) han demostrado ser unos excelentes soportes para diferentes tipos de modificantes (bentonita, zeolita, enzimas, tioureas, C-18, L-cysteína, β-ciclodextrina, polietilenglicol, hidrotalquita) , con el fin de funcionalizarlos para diversas aplicaciones electroquímicas, fundamentalmente como sensores y biosensores amperométricos (M. Elisa Lozano-Chaves, J. M. Palacios-Santander, L. M. Cubillana-Aguilera, I. Naranjo-Rodríguez, J. L. Hidalgo-Hidalgode-Cisneros, Sensors and Actuators B, 2006, 115, 575-583; M. El Kaoutit, I. Naranjo-Rodríguez, K. R. Temsamani, M. Domínguez, J. L. Hidalgo-Hidalgo-de-Cisneros, J. Sol-Gel Sci. Techn., 2008, 45 (2) , 157-163; L. M. Cubillana-Aguilera, J. M. Palacios-Santander, O. L. Estévez-Hernández, I. Naranjo-Rodríguez, J. L. Hidalgo-Hidalgo-de-Cisneros, 1-Furoylthiourea Sonogel-Carbon-electrodes. Structural and electrochemical characterization, Talanta, submitted;

O. Estévez-Hernández, J. L. Hidalgo-Hidalgo-de-Cisneros, E. Reguera, I. Naranjo Rodríguez, Sensors and Actuators B, 2007, 120 (2) , 766-772; L. M. Cubillana-Aguilera, J. M. Palacios-Santander, I. Naranjo-Rodríguez, J. L. HidalgoHidalgo-de-Cisneros, J. Sol-Gel Sci. Techn., 2006, 40 (1) , 55-64; H. El Bakouri, J. M. Palacios-Santander, L. Cubillana-Aguilera, A. Ouassini, I. Naranjo-Rodríguez, J. L. Hidalgo-Hidalgo de Cisneros, Chemosphere, 2005, 60, 15651571; H. El Bouhouti, I. Naranjo-Rodríguez, J. L. Hidalgo-Hidalgo de Cisneros, M. ElKaoutit, K. R. Temsamani, D. Bouchta, L. M. Cubillana Aguilera, Talanta, 2009, 79, 22-26; N. Izaoumen, L. M. Cubillana-Aguilera, I. Naranjo-Rodríguez, J. L. Hidalgo-Hidalgo de Cisneros, D. Bouchta, K. R. Temsamani, J. M. Palacios-Santander, Talanta, 2009, 78, 370-376; M. M. Cordero-Rando, I. Naranjo-Rodríguez, J. M. Palacios-Santander, L. M. Cubillana-Aguilera, J. L. Hidalgo-Hidalgo-de-Cisneros, Electroanalysis, 2005, 17 (9) , 806-814; B. Bailarín, M. M. Cordero-Rando, E. Blanco, J. L. Hidalgo-Hidalgo-de-Cisneros, R. Seeber, D. Tonelli, Collect. Czech. Chem. Commun., 2003, 68, 14201436) .

Explicación de la invención El objeto de esta nueva solicitud de patente lo constituye, en primer lugar, un método de síntesis de nanopartículas que emplea ultrasonidos de alta potencia. Las nanopartículas sintetizadas de este modo pasarán a denominarse sononanopartículas. En segundo lugar, un nuevo y rápido método de síntesis de sononanopartículas de oro en el que se parte de ácido tetracloroáurico o tetratacloroaurato de sodio y se utiliza citrato trisódico como agente reductor y estabilizador.

Debido a que el método emplea únicamente reactivos químicos completamente respetuosos con el medio ambiente, puede considerarse una síntesis verde o ecológica.

Con esta solicitud también se reivindica el uso de las sononanopartículas obtenidas por el método descrito, para la fabricación de sensores y biosensores amperométricos modificados.

La novedad principal del procedimiento desarrollado consiste en la obtención de... [Seguir leyendo]

1. Obtención de nanopartículas de oro que sintetizadas mediante la utilización de ultrasonidos de alta potencia se denominarán sononanopartículas.

2. Síntesis ecológica de sononanopartículas de oro, que comprende las siguientes etapas:

• Preparación de una disolución acuosa de oxoácidos u oxisales de oro en un rango de concentraciones comprendidas entre 0, 25-1, 5 mM

• Insonación de la disolución anterior con un generador de ultrasonidos de alta potencia, siendo ésta siempre inferior a 25 W.

• Adición de una disolución de citrato trisódico en el intervalo d.

2. 50 mM, como agente reductor de Au

(III) a Au (0) , que presenta un efecto sinérgico estabilizador de las sononanopartículas, en dicho rango de concentraciones, que evita la formación de agregados, lo que elimina la necesidad de adicionar agentes estabilizantes altamente contaminantes.

3. Método de síntesis ecológica de sononanopartículas de oro, según reivindicación 2, en el que el tiempo total de insonación es inferiora6minutos.

4. Método de síntesis ecológica de sononanopartículas de oro, según reivindicación2y3, enelque dicha síntesis tiene lugar a presión y temperatura ambiente.

5. Sononanopartículas de oro, obtenidas según reivindicaciones 1-4, caracterizadas por presentar geometría esférica.

6. Sononanopartículas de oro, obtenidas según reivindicaciones 1-5, caracterizadas porque el diámetro de partícula está comprendido entre 7-13 nm, para un 90% de las mismas, siendo de geometría esférica.

7. Uso de las sononanopartículas sintetizadas, según reivindicaciones 1-6, para la construcción de nuevos sensores y biosensores amperométricos modificados.