Nanobiosensores por adsorción de moléculas biológicas en grafeno

SINDY JULIETH RODRÍGUEZ SOTELO; LEONARDO MAKINISTIAN; EDUARDO ALBANESI

Paraná

Jornada; Séptima Jornada de Divulgación Científica y Académica del Departamento Físico-Química; 2014

Universidad Nacional de Entre Ríos

El grafeno es una forma alotrópica del carbono, sintetizado por primera vez por Geim y Novoselov en 2004, lo que les valió el Premio Nobel en el año 2010. Este material conforma una red cristalina bidimensional de un sólo átomo de espesor, siendo la disposición espacial de sus átomos semejante a un panal de abejas. Presenta extraordinarias propiedades electrónicas y fisicoquímicas como las de tener portadores de carga con masa efectiva cero con altísima movilidad, coeficiente térmico negativo, ser flexible, transparente, liviano y de extrema dureza, entre otras. Las múltiples propiedades del grafeno le han abierto una amplia gama de aplicaciones en áreas como la nanotecnología, biomedicina, farmacología, bioelectrónica, entre otras. Particularmente, en la construcción de biosensores, el grafeno es un material que ofrece muchas ventajas, ya que, es sensible, selectivo, de bajo ruido electrónico intrínseco y además, biocompatible. Trabajos experimentales y teóricos dan cuenta de la facilidad del grafeno para absorber moléculas biológicas, hecho que permite estudiar qué propiedades específicas modifica el material luego de la adsorción, información útil para la eventual funcionalización y caracterización de un biosensor basado en grafeno. Trabajos en esta dirección, con nucleobases de ADN han sido explorados por diversos investigadores. En este trabajo, se modelizó mediante técnicas basadas en la teoría de la funcional densidad(DFT) la adsorción de un aminoácido sobre grafeno, específicamente, histidina. Se realizaron gráficas de densidades de estados y densidades de carga para el sistema antes y después de la adsorción, con el fin de identificar qué átomos de la molécula y del grafeno tienen mayor participación en la redistribución de estados y carga. En los resultados reportados para la energía y distancia de adsorción se compara, por un lado, diferencias entre tres esquemas para la interacción de intercambio y correlación entre electrones: de densidad local (LDA); de gradientes generalizados (GGA-PBE); y de van der Waals (DFT-D2). Por otro lado se estudió la relevancia de la inclusión en los cálculos, de los grupos carboxilo y amino comunes a todos los aminoácidos. A futuro se evaluarán los efectos de la adsorción en el transporte electrónico en el grafeno.