ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES ÓPTICAS Y ESTRUCTURALES DE MATERIALES CRISTALINOS FLEXIBLES BIOINSPIRADOS

JUAN M. REY; FEDERICO MOVILLA; JOSÉ HODAK; FLORENCIA DI SALVO

El Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

Los materiales cristalinos orgánicos han despertado gran interés en los últimos años debido a sus propiedades ópticas y sus potenciales aplicaciones. Una de las tendencias recientes en este campo se vincula con el desarrollo de materiales monocristalinos orgánicos con capacidad de flexión elástica (reversible), conocidos como EOSC, de las siglas en inglés.[1] Por otro lado, el estudio de materiales bioinspirados presentan una gran relevancia gracias a sus propiedades y su biocompatibilidad. En particular, se destacan los cristales de guanina biogénica, los cuales presentan refractividad y reflectividad, y están relacionados con la producción de color estructural en diferentes seres vivos.[2]En este trabajo se reporta la síntesis de material cristalino derivado de tres moléculas de relevancia biológica: guanina (cristalizado como clorhidrato de guaninio dihidrato, 1), cafeína (cristalizada como cafeína monohidrato, 2) y adenina (cristalizado como adeninio dicloruro, 3). Para los dos primeros, se obtuvieron cristales con forma de aguja que presentan una excelente respuesta a la deformación. A su vez, se realizaron experimentos de cristalización en presencia del colorante Naranja de Acridina (NA) que dieron lugar a materiales que incorporan en su estructura cristalina al dopante, heredan sus propiedades ópticas y conservan la elasticidad. Todos los materiales se caracterizaron por DRX de monocristal y de polvos, y se estudió su deformación por flexión, observando una mayor flexibilidad para los materiales dopados. Utilizando la microscopía confocal de fluorescencia, para los cristales dopados con NA se observó una dependencia de su fluorescencia con el estado de polarización y un aumento del tiempo de vida respecto del obtenido en solución, lo que puede asociarse a que el colorante se encuentra alojado de forma intracristalina. El mismo se cuantificó por espectroscopia UV-Vis, obteniendo como resultado que se incorpora en una relación no estequiométrica en los cristales, reemplazando algunas moléculas presentes en la estructura. Además, se comprobó por DRX que su presencia no altera la identidad de la forma cristalina obtenida, pero conduce a una ligera contracción de los parámetros de la red. En base a los resultados experimentales y de cálculos de DFT, se sugiere que la presencia de NA podría contribuir a una estabilización relativa del sistema, impactando en sus propiedades mecánicas. Adicionalmente, se verificó que los cristales derivados de guanina (1) actúan como guías de onda, propiedad que se puede modular según el estado de flexión y presencia del dopante. Por el momento, para derivado de adenina 3, no se ha logrado obtener material que presente flexibilidad. De esta manera, se obtuvieron los materiales 1 y 2 que pueden clasificarse como EOSC derivados de biomoléculas, siendo los primeros reportes para derivados de guanina y para la cafeína pura o sus sales.[3] Los resultados obtenidos demuestran que estos sistemas pueden usarse como modelo para el diseño de nuevas familias de EOSC bioinspirados, combinando otras biomoléculas y dopantes.Referencias. [1] P. Naumov et al., J. Am. Chem. Soc., 2020, 142, 13256-13272; [2] D. Gur et al., Adv. Func. Mater. 2017, 27, 1603514; [3] A. B. Singaraju et al., Cryst. Growth Des., 2016, 16, 4383.