Modification of graphene-based nanomaterials with bioactive compounds as a tool for their dispersion in an aqueous medium

Resumen

La investigación se ha centrado en nanomateriales de carbono, en particular el grafeno y su derivado el óxido de grafeno (GO), que presentan excepcionales propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas. Se han sintetizado óxidos de grafeno con distinto grado de oxidación mediante un proceso electroquímico en dos pasos, y su morfología y propiedades se ha caracterizado mediante análisis elemental, microscopía electrónica de barrido (SEM), de transmisión (TEM) y de fuerza atómica (AFM), espectroscopía infrarroja y Raman, análisis termogravimétrico, medidas de resistencia eléctrica y de tensión-deformación. Se ha correlacionado la morfología, el área superficial, el grado de oxidación, el espaciado entre láminas y el contenido en defectos con las propiedades macroscópicas. Se ha funcionalizado covalente y no covalentemente el óxido de grafeno con ácido tánico (TA). Se probaron cuatro estrategias de esterificación: directa, carbodiimida activada, acilación con cloruro de oxalilo y mediante un intermedio del GO funcionalizado con ácido. Los nanomateriales resultantes se han caracterizado para obtener información sobre las interacciones GO-TA y el grado de injerto, así como su topografía superficial, nivel de hidrofilicidad, solubilidad/dispersibilidad, propiedades térmicas y antibacterianas. Se ha evaluado el potencial del ácido tánico como dispersante del GO midiendo la disminución de la intensidad de fluorescencia o ¿quenching¿ de la riboflavina. La magnitud del quenching depende de la concentración de ambos, su relación en peso y la aplicación de una etapa de centrifugación tras la preparación de las dispersiones. También se ha evaluado la capacidad del resveratrol como dispersante del grafeno, y se ha encontrado que el grado de exfoliación en las dispersiones depende de su relación en peso. Finalmente, se ha diseñado un sistema basado en la fluorescencia para la determinación de butirilcolinesterasa y la acetilcolinesterasa y del pesticida Paraoxon, que actúa como inhibidor de estas enzimas, utilizando carbon dots y nanopartículas de oro.