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Desarrollan nuevos materiales para espectroscopía Raman


Por Ricardo Capilla

Ciudad de México. 8 de agosto de 2018 (Agencia Informativa Conacyt).- En el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), se desarrolló papel nanoplasmónico decorado con grafeno oxidado, un material ligero y flexible compuesto de nanocelulosa (nanopapel), nanopartículas de plata y grafeno oxidado (GO) que amplifica la detección óptica de biomoléculas por medio de espectroscopía Raman (ER).

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El doctor Eden Morales Narváez, investigador del CIO, descubrió una ruta sencilla para la fabricación de este compuesto. Refirió que en el centro de investigación ya se contaba con métodos previos para la producción de nanocelulosa decorada con nanopartículas de plata, pero al observar la química de la superficie de este material, se percataron de la existencia de grupos de partículas de oxígeno e hidrógeno, que facilitan su unión con grupos afines, como los presentes en el grafeno oxidado.

 

 

 

 

 

 

 

 

Eden Morales Narváez 

Doctor en ingeniería biomédica. Se desempeña como investigador titular A en el Centro de Investigaciones en Óptica (CIO), parte de la red de  centros públicos de investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y es miembro nivel I del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). Sus líneas de investigación abarcan los nanomateriales ópticamente activos, grafeno y materiales 2D, dispositivos usables (wearables), dispositivos de punto de atención (point of care), biosensores, nanocompuestos, tecnología de microarreglos (microarray technology) y diagnóstico in vitro.

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De esta manera, cuando la nanocelulosa es decorada con grafeno oxidado, se forman enlaces tipo puente de hidrógeno. El resultado es una membrana con un espesor de aproximadamente 16 micrómetros, es decir, una quinta parte del espesor de un cabello humano (80 micrómetros aproximadamente).

En este material confluyen las diferentes propiedades de los materiales. La nanocelulosa aporta un sustrato transparente y flexible, las nanopartículas de plata tienen propiedades plasmónicas que ayudan a amplificar el esparcimiento de la luz, mientras que el grafeno, además de coadyuvar en la amplificación del esparcimiento de fotones, también dota de estabilidad al sustrato.

“Si medimos la señal el día de hoy, y si mantenemos ese sustrato apropiadamente guardado, en aproximadamente 50 días podremos ver exactamente la misma respuesta en el mismo sustrato, gracias a que el grafeno aporta una estabilidad inusitada”, explicó Morales Narváez.

Para utilizarse, de la membrana se recorta un círculo de ocho milímetros de diámetro, se sumerge en la muestra a estudiar para que el nanopapel se impregne con ella y posteriormente se coloca en un equipo de espectroscopía Raman.

La espectroscopía Raman es una fusión de microscopía y espectroscopía en la que se mide cómo las moléculas de una muestra esparcen la luz. Cada molécula tiene un esparcimiento de luz muy distinto a las demás, por lo tanto, en este tipo de análisis se puede ubicar de manera muy directa si aparece una determinada molécula, o si está ausente en una muestra.

“El fenómeno de esparcimiento Raman es muy débil. Solo uno de cada 100 millones de fotones (dispersados) se ubica dentro de este esparcimiento de luz, por lo tanto, es muy necesario utilizar algún tipo de amplificación de esta señal. Esta amplificación se puede llevar a cabo gracias a las propiedades de este material”.

Morales Narváez dijo que se espera que en el futuro ese desarrollo pueda tener aplicaciones en la medicina y en el medio ambiente, pudiendo utilizarse para la medición de biomoléculas asociadas a alguna enfermedad o sustancias medioambientalmente relevantes como contaminantes, de manera que se puedan plantear nuevas alternativas para realizar diagnósticos.

“Hay diagnósticos que requieren muchísima sensibilidad. Por ejemplo, hay biomarcadores de cáncer que se expresan en cantidades muy pequeñas y que no son medibles con técnicas convencionales, por lo que esta técnica puede ayudarnos a resolver esta problemática gracias a la alta sensibilidad que proporciona este material”, puntualizó.

Los resultados de esta investigación de frontera se encuentran publicados en la revista Advanced Optical Materials, clasificada entre las 10 mejores revistas de ciencias ópticas con el título Simple, flexible, and ultrastable surface enhanced Raman scattering substrate base on plasmonic nanopaper decorated with graphene oxide.

 

 

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