Síntesis y caracterización de nanocristales de CdSe para ser utilizados como marcadores fluorescentes y electroquimioluminicentes

CARRILLO PALOMINO, ROODNEY A.; DI TOCCO, AYLEN; ZON, MARÍA A.; FERNÁNDEZ, HÉCTOR; PORCAL, GABRIELA VALERIA; ARÉVALO, FERNANDO J.

Corrientes

Congreso; XI CONGRESO ARGENTINO DE QUÍMICA ANALÍTICA; 2021

Asociación Argentina de Químicos Analíticos

Síntesis y caracterización de nanocristales de CdSe para ser utilizados como marcadores fluorescentes y electroquimioluminicentes. Roodney Carrillo Palominoa*, Aylen Di Toccoa, María Alicia Zona, Héctor Fernándeza, Gabriela Valeria Porcalb, Fernando Javier Arévaloa a Grupo de Electroanalítica (GEANA). Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto para el Desarrollo Agroindustrial y de la Salud (IDAS, CONICET-UNRC), Río Cuarto, Córdoba, Argentina. B Grupo de Fotoquímica. Universidad Nacional de Río Cuarto. Instituto de Investigaciones en Tecnologías Energéticas y Materiales Avanzados (IITEMA, CONICET-UNRC), Río Cuarto, Córdoba, Argentina.* e-mail: rcarrillo@exa.unrc.edu.ar Introducción. Es creciente el interés en el desarrollo de marcadores de haptenos para generar nuevos inmunoensayos, los que sean más sensibles para la cuantificación de diversos analitos. Los nanocristales formados por elementos semiconductores, como lo son los de CdSe (NC CdSe), se presentan como una muy buena alternativa debido a sus excelentes propiedades luminiscentes y electroquímicas. Los NC CdSe poseen un elevado coeficiente de extinción molar y fotoestabilidad y, además, excelentes propiedades electroquimioluminiscentes. Sin embargo, son muchos los factores involucrados en su síntesis, los que afectan a la fluorescencia como así también a la electroquimioluminiscencia. El objetivo de este trabajo es optimizar las variables involucradas en la síntesis de NC CdSe en función de la intensidad de emisión obtenida por fluorescencia y electroquimiolumiscencia. Así, se estudiaron las variaciones de las concentraciones de los precursores y agentes de recubrimiento: Cd(CH3COO)2, Na2Se, ácido 3-mercaptopropiónico (AMP) y ácido 4-morfolin-etanosulfónico (MES). AMP ofrece la posibilidad de estabilizar le NC CdSe y exponer grupos carboxílicos para el enlace con anticuerpos y MES permite intercalar con el tiol, formando una estructura menos compacta alrededor del NC CdSe. Resultados. El agente de recubrimiento del NC CdSe juega un rol fundamental en los procesos de emisión, los que son originados por procesos de excitación por absorción de radiación o debido a una reacción heterogénea electro-generada. La concentración superficial y la estabilidad del enlace entre el NC CdSe y las moléculas de recubrimiento fue estudiada. Se realizó la síntesis de NC CdSe a partir de Cd(CH3COO)2 7 x 10-3 M + Na2Se 3,5 x 10-3 M (relación 2:1), a pH 10, utilizando relaciones molares variables de AMP:MES desde 100:0 hasta 0:100, sabiendo que el tiol forma un enlace covalente con el metal, mientras que el MES forma un complejo menos estable. Primeramente, los estudios espectroscópicos de absorción y emisión permitieron determinar que NC CdSe menos polidispersos en tamaño fueron obtenidos a una mayor relación de AMP:MES (dH: 11,3 nm para una relación AMP:MES = 100). Asimismo, los rendimientos cuánticos de emisión disminuyeron con el incremento de MES, desde el 5,8 a 4 %. Esta misma correlación se encontró con los tiempos de vida de fluorescencia, los que disminuyen desde 16,5 a 15 ns con el incremento de MES. Se infiere que la presencia de MES favorece la desactivación no radiativa del estado excitado. Además, mediante un proceso de precipitación selectiva por tamaño se logró separar dos fracciones de NC CdSe. La fracción precipitada mostró un comportamiento fotofísico similar a los NC CdSe sin purificar.Por otra parte, la influencia en la relación AMP:MES se estudió por electroquimioluminiscencia (ECL). Para ello, la señal emisión (IECL) se obtuvo por la vía del co-reactante. Así, se prepararon soluciones de NC CdSe + 0,1 M K2S2O8, en PBS 0,1 M, pH = 7. Se encontró que la emisión de los NC CdSe comienza alrededor de -1,45 V. En primer lugar, se estudió el comportamiento electroquímico de los NC CdSe por voltamperometría cíclica. A mayor concentración de MES, la reducción heterogénea de NC CdSe (inyección de electrones en la banda de conducción) se lleva a cabo a potenciales menos catódicos, disminuyendo desde -1,32 V a -1,10 V. Asimismo, se determinó que la IECL resultó mayor cuando la relación AMP:MES fue de 30:70, disminuyendo con el incremento de AMP. Inferimos que a mayor MES se obtiene un recubrimiento más permeable que favorece la transferencia electrónica heterogénea del NC CdSe y la reacción química con el SO_4^(⋅-) (producto de reducción electroquímica del persulfato de amionio). Se realizaron estudios de la (IECL) en función de la velocidad de barrido, encontrando que IECL es mayor cuando el tiempo de la experiencia disminuye, correspondiendo a una mayor generación de NC CdSe excitados electroquímicamente. Por otra parte, se realizó un estudio de la fotoestabilidad de los NC CdSe, a partir de múltiples saltos de potencial por cronoampereometría. La IECL de NC CdSe fue estable por al menos 10 ciclos de saltos de potencial entre 0 y -2 V. Conclusiones: los NC CdSe son excelentes candidatos para ser utilizados como marcadores de haptenos para el desarrollo de inmunosensores fluorescentes y electroquimioluminiscentes. El estudio de la síntesis y caracterización NC CdSe permite seleccionar las condiciones bajo las cuales estos presentan mayor emisión según el proceso de excitación. Los estudios realizados en este trabajo permiten destacar la importancia del recubrimiento de los NC CdSe en sus propiedades fluorescentes y electroquimioluminiscentes cuando son conjugados con AMP:MES.