Monocapes autoassemblades electroactives: interaccions π-donador/π-acceptor per a induir transport en superfície

Abstract

[cat] Les proteïnes motores s’encarreguen del transport intracel·lular de cargoes a través de fibres tubulars presents en el citosquelet mitjançant la hidròlisis del trifosfat d'adenosina (ATP) com a força motriu del moviment. Aquestes proteïnes motores amb capacitat de moviment mecànic intern han servit d'inspiració per a la creació de nous sistemes sintètics de transport molecular. Així, en aquesta tesi doctoral s’han dissenyat dispositius fonamentats en la formació de monocapes electroactives per a la complexació i descomplexació de cargoes π-donadors i subseqüent transport al llarg d’una superfície funcionalitzada mitjançant l’aplicació d’estímuls redox. Amb aquesta finalitat, s’han sintetitzat diferents sals de bipiridini (MV-SH·2X, BzV-SH·2X, MV2-SH·4X i MV2·4X (X= Cl o PF6)) què són molècules carregades positivament i π-acceptores, per a la formació de les monocapes electroactives. MV-SH·2X, BzV-SH·2X i MV2-SH·4X es van sintetitzar amb terminacions tiol per tal de tenir un punt d’ancoratge en superfícies d’or, mentre que la MV2·4X es va sintetitzar amb un triple enllaç terminal per a poder ser immobilitzada en qualsevol tipus de superfície mitjançant cicloaddicions 1,3-dipolar amb monocapes terminades en grup azida. Les molècules i partícules que es van dissenyar com els cargoes consisteixen en molècules fluorescents derivades de la sulforodamina (SRPEGNp), nanopartícules d’or (Np-AuNPs) i micropartícules de silici policristal·lí (Np-PolySi μP), en tots els casos amb grups π-donadors. La formació de monocapes autoassemblades electroactives amb les sals de bipiridini (MV-SH·2X, BzV-SH·2X i MV2·4X (X= Cl o PF6)) es van preparar en diferents substrats conductors o semiconductors mitjançant tècniques d’immersió o litografia tova d’impressió per microcontacte. Un cop formades les monocapes electroactives, es va procedir a la formació del complex π-donador/π-acceptor incorporant el cargo π-donador (SRPEGNp i Np-PolySi μP) sobre la superfície mitjançant tècniques d’immersió o litografia tova d’impressió per microcontacte. Així mateix, es va estudiar la posterior descomplexació dels cargoes al aplicar estímuls redox o mecànics. Finalment, es va estudiar la funcionalització de les micropartícules de silici policristal·lí amb les sals de bipiridini MV2·4PF6 i 1·4PF6 per a la formació de complexos π-donador/π-acceptor amb neurotransmissors π-donadors i la seva descomplexació al aplicar estímuls redox. Així doncs, en aquesta tesi s’ha pogut demostrar la funcionalitat de noves monocapes electroactives formades amb sals de bipiridini (MV-SH·2X, BzV-SH·2X i MV2·4X (X= Cl o PF6)) que poden interaccionar supramolecularment amb cargoes π-donadors. Aquesta interacció es trenca un cop la molècula electroactiva es redueix, induint la descomplexació del cargo. La resposta d’aquestes monocapes a estímuls redox i la possibilitat de controlar la descomplexació del cargo, fa que aquest treball obri la porta a la seva utilització com a interruptors moleculars electroquímics pel transport de cargoes al llarg de superfícies funcionalitzades electroactives.

[eng] Les proteïnes motores s’encarreguen del transport intracel·lular de cargoes a través de fibres tubulars presents en el citosquelet mitjançant la hidròlisis del trifosfat d'adenosina (ATP) com a força motriu del moviment. Aquestes proteïnes motores amb capacitat de moviment mecànic intern han servit d'inspiració per a la creació de nous sistemes sintètics de transport molecular. Així, en aquesta tesi doctoral s’han dissenyat dispositius fonamentats en la formació de monocapes electroactives per a la complexació i descomplexació de cargoes π-donadors i subseqüent transport al llarg d’una superfície funcionalitzada mitjançant l’aplicació d’estímuls redox. Amb aquesta finalitat, s’han sintetitzat diferents sals de bipiridini (MV-SH·2X, BzV-SH·2X, MV2-SH·4X i MV2·4X (X= Cl o PF6)) què són molècules carregades positivament i π-acceptores, per a la formació de les monocapes electroactives. MV-SH·2X, BzV-SH·2X i MV2-SH·4X es van sintetitzar amb terminacions tiol per tal de tenir un punt d’ancoratge en superfícies d’or, mentre que la MV2·4X es va sintetitzar amb un triple enllaç terminal per a poder ser immobilitzada en qualsevol tipus de superfície mitjançant cicloaddicions 1,3-dipolar amb monocapes terminades en grup azida. Les molècules i partícules que es van dissenyar com els cargoes consisteixen en molècules fluorescents derivades de la sulforodamina (SRPEGNp), nanopartícules d’or (Np-AuNPs) i micropartícules de silici policristal·lí (Np-PolySi μP), en tots els casos amb grups π-donadors. La formació de monocapes autoassemblades electroactives amb les sals de bipiridini (MV-SH·2X, BzV-SH·2X i MV2·4X (X= Cl o PF6)) es van preparar en diferents substrats conductors o semiconductors mitjançant tècniques d’immersió o litografia tova d’impressió per microcontacte. Un cop formades les monocapes electroactives, es va procedir a la formació del complex π-donador/π-acceptor incorporant el cargo π-donador (SRPEGNp i Np-PolySi μP) sobre la superfície mitjançant tècniques d’immersió o litografia tova d’impressió per microcontacte. Així mateix, es va estudiar la posterior descomplexació dels cargoes al aplicar estímuls redox o mecànics. Finalment, es va estudiar la funcionalització de les micropartícules de silici policristal·lí amb les sals de bipiridini MV2·4PF6 i 1·4PF6 per a la formació de complexos π-donador/π-acceptor amb neurotransmissors π-donadors i la seva descomplexació al aplicar estímuls redox. Així doncs, en aquesta tesi s’ha pogut demostrar la funcionalitat de noves monocapes electroactives formades amb sals de bipiridini (MV-SH·2X, BzV-SH·2X i MV2·4X (X= Cl o PF6)) que poden interaccionar supramolecularment amb cargoes π-donadors. Aquesta interacció es trenca un cop la molècula electroactiva es redueix, induint la descomplexació del cargo. La resposta d’aquestes monocapes a estímuls redox i la possibilitat de controlar la descomplexació del cargo, fa que aquest treball obri la porta a la seva utilització com a interruptors moleculars electroquímics pel transport de cargoes al llarg de superfícies funcionalitzades electroactives.