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Nuevos materiales multifuncionales con propiedades semiconductoras

14/11/2019
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Fragmento de un polímero de coordinación monodimensional de Cobre (I) con timina, obtenido en el trabajo

Un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) ha obtenido nuevos polímeros de coordinación basados en cobre y nucleobases, con propiedades magnéticas y eléctricas que pueden mejorarse mediante el dopado con yodo. Estos materiales, que se describen en Journal of Inorganic Biochemistry, son de potencial interés en biología, medicina y farmacología.

Los polímeros de coordinación (PCs) son una gran familia de compuestos, generalmente formados por un catión metálico y un ligando orgánico. En la tabla periódica hay más de 80 elementos metálicos con varios estados de oxidación, y los ligandos orgánicos a usar son innumerables, por lo que las posibilidades de combinación son inmensas. De hecho, en los últimos 50 años se han obtenido más de 60.000 PCs con diferentes estructuras y propiedades.

A la par de estos importantes avances en síntesis y caracterización, han seguido apareciendo nuevos e interesantes desafíos para este tipo de compuestos. Recientemente se ha descrito incluso su posible capacidad de actuar como nanotransportadores a nivel celular.

En el trabajo publicado, un equipo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) obtiene de manera fácil varios PCs con potencial interés en biología, medicina y farmacología (gracias a la presencia de nucleobases y cobre), con propiedades semiconductoras, y sensibles a la presencia de dopantes, por lo que pueden ser compuestos con respuesta eléctrica a la presencia de yodo.

El trabajo presenta concretamente la síntesis, caracterización y el nanoprocesado (en solo paso) de tres nuevos PCs mono y bidimensionales de Cu(II)/Cu(I) con timina y uracilo. Los autores estudiaron su comportamiento magnético y eléctrico, y mejoraron las propiedades eléctricas de uno de ellos mediante la adición de pequeñas cantidades de I2(g) que actúa como dopante.

“En este trabajo se han seleccionado al uracilo y la timina como ligandos y al cobre como centro metálico, puesto que estudios recientes muestran que el uso de cobre(II) puede generar PCs similares con baja toxicidad a nivel celular. En este caso, los iones cobre proporcionan otras propiedades que pueden ser interesantes, como el magnetismo y/o propiedades eléctricas”, detallan los autores.

PCs en aplicaciones biológicas

Además de la selección adecuada de los bloques de construcción, las condiciones sintéticas son claves para obtener nuevos PCs, ya que estas permiten modificar in situ a los ligandos, o cambiar los estados de oxidación de iones metálicos, generando por tanto cambios en sus estructuras y propiedades.

“Para preparar nuevos PCs que cumplan los requerimientos deseados, no solo es importante la selección adecuada de los bloques de construcción, también son claves las condiciones de síntesis. La temperatura, la velocidad de agitación, el pH de la reacción y las cantidades de los reactivos a utilizar determinarán la estructura final, el tamaño y por ende sus propiedades”, detallan los autores.

En su trabajo, los autores también resaltan algunas de las características deseables de los PCs en aplicaciones biológicas: (i) incorporar ligandos orgánicos biocompatibles y con capacidad de reconocer otras moléculas. Por lo que, el uso de nucleobases modificadas puede generar PCs con reconocimiento molecular selectivo por otras nucleobases, fármacos u otros sitios biológicamente activos, (ii) usar centros metálicos sin alto grado de toxicidad y (iii) reducir el tamaño de los PCs hasta unos cuantos nanómetros para poder ser incorporados a nivel celular (hay que tener en cuenta que los poros de las paredes celulares tienen diámetros del orden de unos 10 nm). De hecho, los PCs tiene la ventaja de que se pueden nanoprocesar simple y directamente, gracias principalmente a su alta insolubilidad en el medio de reacción.

 

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Referencia bibliográfica:

V.G. Vegas, N. Maldonado, O. Castillo, et al., Multifunctional coordination polymers based on copper with modified nucleobases, easily modulated in size and conductivity, Journal of Inorganic Biochemistry (2019), https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2019.110805

 

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