Desarrollo de plataformas de papel para la detección de un analito de prueba vía Raman-SERS.

LOPEZ NOVIELLO, LUCIANO HERNÁN; ALVAREZ CERIMEDO MARIA SOLEDAD; HOPPE, CRISTINA ELENA; BELLINO, MARTÍN GONZALO

Mar del Plata

Congreso; 20° Congreso internacional de Materiales, SAM CONAMET; 2022

El desarrollo de sensores robustos, económicos y flexibles para la cuantificación de analitos de interés constituye un área fundamental en el diseño de materiales inteligentes con aplicabilidad en innumerables disciplinas como diagnóstico médico, control de calidad de alimentos, monitoreo ambiental o análisis forense. Existe a nivel mundial un nicho de posibilidades para el aprovechamiento integral de las propiedades ópticas de las nanoestructuras metálicas a partir de su inserción en sistemas porosos, siendo el papel uno de los sustratos porosos de mayor interés actual. En particular, la inclusión de nanopartículas metálicas (NPs) en papel de filtro ha mostrado interesantes posibilidades para la generación de plataformas sensoras a través de espectroscopía Raman-SERS.La carga de NPs sobre el sustrato se lleva a cabo típicamente por deposición de NPs ya sintetizadas, o bien colocando en el papel una solución de la sal metálica (por ejemplo HAuCl4 o AgNO3) y un agente que actúe como reductor para formar las nanoestructuras. En este trabajo se exploró la posibilidad de sintetizar nanopartículas de oro (AuNPs) de forma directa y sencilla sobre papel de filtro, sin el agregado de reductores externos. La hipótesis planteada es que los grupos químicos reductores presentes en el papel son suficientes para la generación eficiente de nanoestructuras metálicas. Para ello se prepararon soluciones de HAuCl4 de diferentes concentraciones (1mM, 16mM, 31mM y 46mM) y se depositaron distintos volúmenes (25 y 50μL) en papeles de filtro de 4 cm2. Se monitoreó la generación de NPs tomando fotografías ópticas de las muestras a distintos tiempos y por HRSEM (High resolution scanning electron microscopy). Se observó una rápida aparición (15 minutos) de un halo de tinte rosado (relacionado con la formación de AuNPs) en los papeles con volumen de 25μL de la solución 1mM; mientras que en las soluciones más concentradas la aparición del halo demoró alrededor de 30 minutos. Esto se atribuyó a que, en la solución más diluida, la relación entre grupos reductores del papel con respecto al precursor metálico es más alta, por lo que la mayor disponibilidad de grupos reductores por ion hace que la velocidad de síntesis sea mayor. Los resultados de HRSEM confirmaron la formación de AuNPs in-situ por reducción con los grupos funcionales del soporte y señalaron, además, que estas estructuras se localizan particularmente sobre las fibras del papel. Por otra parte, se determinó que las nanopartículas se ubican donde se observan los contornos coloreados (halos) y que son de diferente tamaño y forma dependiendo de las distintas condiciones de síntesis. Es posible entonces generar AuNPs de forma directa, simple y sencilla sobre papel de filtro sin el agregado de especies reductoras, un resultado novedoso y del que no se encuentran referencias en la bibliografía.A continuación, se estudió la performance como sensores de todas las plataformas obtenidas por reducción directa de HAuCl4 sobre papel de filtro en la detección de una molécula modelo. Para ello, se depositaron sobre los sustratos distintas concentraciones de soluciones del colorante Violeta Cristal (VC) y se analizaron por espectroscopía Raman-SERS. La obtención de los últimos resultados de estos experimentos está actualmente en curso.