Nanomateriales fluorescentes para la detección de mercurio en agua: síntesis y caracterización de cluster de oro incorporados en hidrogeles de PNIPAM y PAAM.

MONTI, GUSTAVO ANTONIO; PINO, GUSTAVO A.; ACEVEDO, DIEGO FERNANDO

Mar del Plata

Simposio; XV Simposio Argentino de Polímeros-I Congreso Argentino de Materiales Compuestos; 2023

INTEMA

La presencia de metales pesados en el agua puede ser perjudicial para la salud humana. La determinación ycuantificación de estos contaminantes demanda instrumentos costosos y procesos complicados de preparaciónde muestras. Una alternativa rápida, simple, económica y eficiente para la detección sensible de metalespesados es la utilización de nanoclusters metálicos (MNCs) altamente fluorescentes. Entre los MNCs sedestacan los de oro (AuNCs), que son interesantes debido a su tamaño ultra pequeño, excelentes propiedadesfluorescentes, baja toxicidad y alta estabilidad.1 Una estrategia para sintetizar MNCs es emplear matrices deandamiaje como soporte, tales como polímeros, ADN e hidrogeles.2 La combinación matriz-MNC afecta laspropiedades ópticas de los sistemas, otorgándoles una gran selectividad para la detección específica dealgunos metales pesados en agua como Hg2+, por la extinción o quenching de la fluorescencia.El trabajo describe la síntesis de nuevos nanomateriales basados en AuNCs soportados en hidrogeles depoli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) y poliacrilamida (PAAM), así como su caracterización en términos deestructura y propiedades fisicoquímicas. Los AuNCs se sintetizaron incorporando el precursor metálico (Au3+)en las matrices poliméricas y posteriormente reduciéndolo con luz UV-Visible (λ=365nm). Los materiales fueroncaracterizados por UV-Visible, FT-IR, espectroscopia de fluorescencia y SEM. Asimismo, se determinaron laspropiedades térmicas y la capacidad de hinchamiento de las diferentes matrices poliméricas. Finalmente,presentamos un estudio comparativo con dos nanomateriales en cuanto a su comportamiento para la detecciónselectiva de Hg2+ en agua.Los resultados muestran que la incorporación de oro a los hidrogeles produce modificaciones significativas enla estructura y propiedades fisicoquímicas de las matrices. Los datos obtenidos sugieren que lasnanoestructuras de Au interactúan con los grupos isopropilo del PNIPAN y grupos alquilo de la matriz poliméricaen el caso del PAAM. Dichas interacciones podrían ser las responsables de la estabilidad de lasnanoestructuras, evitando el colapso de los sistemas. Asimismo, es demostrado que los AuNC sólo se formancuando los hidrogeles se irradian con luz UV-vis, indicando que la reducción es fotocatalizada. En algunoscasos, dependiendo el material de soporte de las AuNCs, la irradiación altera la microestructura del hidrogel.Además, se encontró que los hidrogeles con metales incorporados tienen una mayor capacidad dehinchamiento respecto a los hidrogeles sin modificar y que el hinchamiento aumenta con la concentración delprecursor metálico. Las propiedades ópticas muestran que los AuNCs sintetizados emiten fluorescenciaalrededor de 620 nm cuando se los excita a 535nm. Estos materiales fueron utilizados para la detección deHg2+ en agua, para lo cual se evaluó el quenching de la fluorescencia del nanomaterial en presencia de Hg2+.Los resultados revelan que cada material tiene una respuesta única para la detección de este metal pesado.Este comportamiento siguiere que las matrices poliméricas influyen en la selectividad de los nanomaterialespara la detección de mercurio.En conclusión, nuestro estudio proporciona una ruta nueva y eficiente para sintetizar nanomateriales conpropiedades ópticas y químicas únicas. Los AuNCs soportados en matrices poliméricas podrían ser utilizadospara abordar el problema social del agua potable contaminada con Hg2+ mediante la construcción dedispositivos portátiles para la detección eficiente de metales pesados, sin necesidad de instrumentos costosos