Preparación y caracterización química y física de películas de baja dimensionalidad basadas en carbono para aplicaciones biológicas

N. BAJALES; P. G. BERCOFF; G. I. LACCONI

Córdoba

Encuentro; Nano-Córdoba 2014; 2014

El estudio de sistemas nanodimensionados basados en el carbono, tales como el grafito, grafeno y sus respectivos óxidos, ha adquirido gran importancia en los últimos años, no sólo por sus novedosas propiedades físicas y químicas, sino también por sus potenciales aplicaciones en diversos campos de la ciencia y la tecnología. Entre los ejemplos de actual relevancia se encuentran las plataformas robustas de diferentes materiales con recubrimientos de partículas de óxidos de grafito y grafeno para estudiar la adsorción de moléculas biológicas (aminoácidos, péptidos, etc.) (1). Estos sistemas pueden adquirir distintas configuraciones, siendo la formación de películas delgadas de gran interés por ejemplo, en el área de la medicina, ya que en algunas publicaciones se ha reportado que los distintos alótropos del carbono presentan una fuerte citotoxicidad hacia las bacterias, bajo ciertas condiciones de concentración e incubación (2). De esta manera, se ha demostrado que las propiedades físico-químicas de los nanomateriales basados en el grafeno, tales como el contenido de distintos grupos funcionales, su dimensión y conductividad eléctrica y térmica, pueden ser sintonizadas para impactar positivamente en la solución de distintos problemas relacionados a la salud, contaminación ambiental, etc. En este trabajo se presentan resultados sobre la preparación y caracterización química y física de películas de baja dimensionalidad basadas en el carbono (grafito, óxido de grafito y óxido de grafeno), depositadas sobre polipropileno y silicio monocristalino. Las superficies de los sustratos elegidos tienen características muy diferentes en cuanto a su rugosidad, estructura y grado de hidrofilicidad. El recubrimiento de estos sustratos se realiza empleando decapado iónico (vía seca) e inmersión en dispersiones (vía húmeda) bajo distintas condiciones. La caracterización vibracional de los distintos sistemas empleados se realiza mediante espectroscopía Raman, conocida como una importante herramienta para establecer la identificación química de los materiales carbonosos. La caracterización estructural y morfológica se lleva a cabo por microscopía óptica confocal, AFM (en modo intermitente) y FE-SEM. Las imágenes obtenidas por las distintas microscopías evidencian la formación de un depósito de láminas delgadas y planas (grafeno y óxido de grafeno) y una distribución con distintos grados de uniformidad de partículas tridimensionales (grafito y óxido de grafito), dependiente de las condiciones empleadas. Observamos que en el depósito por vía húmeda, la adhesión y recubrimiento depende de la concentración de la dispersión de partículas, mientras que la deposición en seco es mayormente uniforme e independiente de las características del sustrato. En la zona de primer orden de los espectros Raman se identifican las bandas G (1590cm−1) y D (1350cm−1), cuyos anchos e intensidades absolutas y relativas dan cuenta del orden vs desorden en la estructura cristalina de Csp2 y Csp3, respectivamente. Asimismo, las contribuciones a la banda 2D en la zona de segundo orden permiten caracterizar la naturaleza y espesor de los sistemas empleados (grafito, grafeno, óxido de grafeno). El impacto de los recubrimientos de los distintos sistemas preparados en la actividad antibacteriana es evaluado empleando la bacteria Escherichia coli. La proyección de los resultados conduce al diseño de materiales con recubierta de carbono como una película protectora, biocompatible para su empleo en biomedicina, alimentos, ambiente, purificación de agua, etc. Referencias: (1) Vamsi K. Kodali, Jan Scrimgeour, Suenne Kim, John H. Hankinson, Keith M. Carroll, Walt A. de Heer, Claire Berger, Jennifer E. Curtis, Langmuir, 2011, 27(3), 863-865. (2) Satish Bykkam, Venkateswara Rao K., Shilpa Chakra CH. and Tejaswi Thunugunta, International Journal of Advanced Biotechnology and Research , ISSN 0976-2612, Online ISSN 2278-599X, 2013, 4 (1), pp 142-146.