Funcionalización superficial de sustratos metálicos para la obtención de materiales biocompatibles

Premio extraordinario de Trabajo Fin de Máster curso 2015-2016. Electroquímica. Ciencia y TecnologíaLas monocapas autoensambladas (SAMs) funcionalizadas suponen un enfoque a la adaptación de las propiedades de la superficie de metales, en particular, aquellas relacionadas con la hidrofilicidad e hidrofobicidad así como las que permiten su aplicación en sistemas biológicos tanto en biosensores como en reacciones de reconocimiento molecular. En este trabajo, se ha planificado el estudio de diferentes capas moleculares que contienen grupos amino terminales con el objetivo de obtener materiales biocompatibles. Estos grupos químicos constituyen ejemplos interesantes de funcionalización superficial que son útiles para diversos fines, tales como la formación de estructuras por interacciones electrostáticas o derivatización, la incorporación de matrices biocompatibles nanoestructurados, los nanotubos de carbono de anclaje o nanopartículas de oro, con el fin de facilitar la transferencia de electrones con las proteínas redox. El trabajo se ha enfocado en el estudio de dos sistemas. El primero consiste en la caracterización de la SAM formada por 6-amino-1-hexanotiol (AHT-SAM) como un ejemplo de comportamiento de una capa simple. El segundo está dirigido a un sistema más complejo, como son las capas moleculares de derivados silano. En este caso, se ha previsto la formación y caracterización de una bicapa organizada formada por 3-mercaptopropil-trimetoxisilano (MPTS) y 3-aminopropil-trimetoxisilano (APTS). El principal interés del trabajo se basa en la capacidad de controlar la organización de tales moléculas con el fin de aumentar la protección de los diferentes materiales y ganar funcionalización. Los estudios se llevan a cabo mediante el uso de técnicas electroquímicas tales como voltamperometría cíclica y espectroscopía de impedancia con el fin de obtener información sobre la estabilidad y la integridad de las capas. Por otra parte, las capas recién formadas se caracterizan por medidas de ángulo de contacto para evaluar la hidrofilicidad de las superficies. La composición y estructura también se ha tratado mediante espectroscopía fotoelectrónica de rayos X.Self-assembled-monolayers (SAMs) wearing functional groups on their surface represent an approach to the adaptation of the properties of metal surfaces to different media, in particular the properties related to the hydrophilicity and hydrophobicity as well as these of functionality. In addition, the SAMs are of great interest in biological applications including both biosensors and molecular recognition. In this work, we have planned the study of different layers containing terminal amino groups with the aim of obtaining biocompatible materials. These chemical groups constitute interesting examples of surface functionalization that are useful for various purposes, such as the formation of structures by electrostatic interactions or derivatization, incorporating nanostructured biocompatible matrices including DNA, anchor carbon nanotubes or gold nanoparticles in order to facilitate electron transfer with redox proteins. Our approach has been carried out by using two systems. The first consists of the characterization of a SAM formed by 6-amino-1-hexanethiol (AHT-SAM) as an example of simple layer behavior. The second one is addressed to a more complex system such as the silane-derived molecular layers. In this case, we have intended the formation and characterization of an organized bilayer formed by 3-mercaptopropyl-trimetoxisilane (MPTS) and 3-aminopropyl-trimetoxisilane (APTS). The bilayer is formed in two steps, following literature procedures. The major interest of the work is based on the ability to control the organization of such molecules in order to increase protection for different materials and gain functionalization. Studies are mainly conducted by using electrochemical techniques such as cyclic voltammetry and impedance spectroscopy in order to obtain information on the stability and integrity of the layers. Moreover, the newly formed layers are characterized by contact angle measurements to evaluate the hydrophilicity of the surfaces. The characterization of the SAMs molecular organization is also tried by using spectroscopic techniques such as X-ray photoelectronic