Bogotá - Ciencias - Maestría en Ciencias - Química · 2026

Sintesis de nanoparticulas de oro unidas a una isocumarina para la deteccion de mercurio (Hg2+) en medio acuoso

En el presente trabajo se sintetizó, caracterizó y evaluó un nanosensor óptico basado en nanopartículas de oro (AuNPs) funcionalizadas con un derivado de isocumarina para la detección de iones metálicos en medio acuoso. Las nanopartículas de oro se obtuvieron mediante la reducción química de AuCl₃, mientras que el derivado de isocumarina fue sintetizado a partir de ácido 2-formilbenzoico y una anilina, generando un sistema heterocíclico fusionado α,β-insaturado con propiedades fluoróforas. La presencia de un grupo amino (–NH₂) en la isocumarina aporta sitios donadores electrónicos capaces de interactuar en la superficie de la nanoparticula de oro y con iones metálicos blandos como Hg²⁺, lo cual favorece la selectividad del nanosensor hacia este ion. Se caracterizaron las propiedades estructurales y ópticas del sistema AuNPs–isocumarina fueron evaluadas mediante un conjunto de técnicas como son espectroscopía UV-Vis, fluorescencia, FT-IR, difracción de rayos X (DRX), resonancia magnética nuclear (RMN 1H, 13C y DOSY), microscopía electrónica de transmisión (TEM), cromatografía líquida acoplada a espectrometría de masas (HPLC-MS) y espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS). El análisis UV-Vis evidenció la banda característica de resonancia plasmónica de las AuNPs alrededor de λ: 525 nm, mientras que la isocumarina presentó bandas de absorción en λ: 275 y 375 nm. En presencia de iones Hg²⁺ en un intervalo de concentración de 1 a 100 µM, se observó una disminución progresiva en la intensidad de la banda plasmónica de las AuNPs, este comportamiento de cambios en las dos longitudes de onda del nanosensor concluye que se posee un sistema de sensor colorimétrico ratiométrico metal-ligando para la detección de mercurio en soluciones acuosas. Adicionalmente, el nanosensor cuenta con propiedades de fluorescencia atribuida al fluoróforo de la isocumarina, la cual experimenta un fenómeno de apagamiento progresivo (fluorescence quenching) al incrementar la concentración de Hg²⁺, al haber procesos de interacción superficial y transferencia electrónica. El nanosensor presentó un rendimiento cuántico de fluorescencia de 59.62%, una constante de Stern-Volmer (Ksv) de 2.26 × 10⁴ M⁻¹ y un límite de detección experimental (LOD) de 5.46 µM, valores que evidencian una sensibilidad adecuada para aplicaciones. La caracterización estructural confirmó la funcionalización superficial de las AuNPs con la isocumarina. Particularmente, los experimentos de RMN DOSY mostraron cambios en los coeficientes de difusión molecular asociados a las señales del ligando, especialmente en la región correspondiente a protones cercanos al grupo amino (𝛿:3.6 ppm). El coeficiente de difusión de la isocumarina libre (−9.05 × 10⁻⁵ cm²/s) disminuye en presencia de AuNPs (−9.09 × 10⁻⁵ a −8.93 × 10⁻⁵ cm²/s), lo cual confirma la interacción del fluoróforo con la superficie metálica y la formación del nanomaterial. En conjunto, estos resultados demuestran que las nanopartículas de oro funcionalizadas con isocumarina aportan al desarrollo de quimiosensores ópticos a partir de nanomateriales para la detección de iones metálicos como el Hg²⁺ en medio acuoso, estable, coloidal y sensible. (Texto tomado de la fuente)

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