Camacho Aguayo, Javier
De Marcos Ruiz, Susana (dir.) ; Galban Bernal, Javier (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2024
Resumen: El objetivo principal de esta tesis ha sido investigar el mecanismo por el que se observa la generación de nanomateriales durante las reacciones enzimáticas oxidasas, y cuyas propiedades ópticas permiten la detección y/o cuantificación del analito que actúa como sustrato de éstas. La tesis se ha organizado en tres secciones.
En la Sección I se detallan los estudios en los que se han desarrollado diferentes metodologías analíticas basadas en la generación enzimática de nanomateriales:
- Generación de nanoestructuras de metales puros o mixtos. Se evalúan diferentes precursores metálicos utilizando la reacción de oxidación de la Tiramina con la enzima Tiramina Oxidasa como prueba de concepto. Durante estos estudios se han generado nanoclusters de cobre (CuNCs), nanopartículas bimetálicas de oro y paladio (AuPdNPs), y de oro y platino (AuPtNPs).
- Estudio de flavoenzimas como sistemas enzimáticos para la generación de nanoestructuras de oro. Se ha estudiado la reacción de generación de AuNMs empleando las enzimas Glucosa Oxidasa y Putrescina Oxidasa
En la Sección II se ha realizado un estudio detallado de los mecanismos y de los factores involucrados en la formación de los NMs, utilizando la información desprendida de los estudios de la sección I.
Los diferentes factores se analizan en los siguientes capítulos son:
- Mecanismo. Se analizan los agentes con propiedades reductoras que pueden participar en la generación de los nanomateriales: los aminoácidos de la enzima, el peróxido de hidrógeno y el producto generados durante la reacción y el propio centro activo de la enzima.
- Metal. Se estudia el papel y comportamiento de los diferentes precursores metálicos que se han empleado, y los mecanismos por los que se produce la formación de sus respectivas nanoestrucutras.
- Medio. Se analiza la influencia del entorno en la formación de los nanomateriales centrándose en el pH, la naturaleza de la disolución amortiguadora y la temperatura de la reacción.
- Enzima. Se analiza el rol que desempeña la enzima desde el punto de vista cinético y estructural en la generación de los nanomateriales.
Con toda ello, se ha tratado de sistematizar una metodología y desarrollar un modelo que dé respuesta a estos resultados, para a futuro poder aplicar los conocimientos adquiridos al desarrollo de nuevas metodologías, con nuevos analitos y sistemas enzimáticos.
Finalmente se ha querido estudiar si esta metodología puede ser implementada y extendida a nuevos sistemas de detección (Sección III):
- Efecto MEF (Fluorescencia amplificada por metales). Se estudia la viabilidad de generar enzimáticamente nanomateriales para desarrollar una metodología basada en este efecto. Se ha observado que si bien se consigue observar este efecto no se consigue una mejora en las prestaciones analíticas frente a otros métodos.
- Microreactores. Se trata de una prueba de concepto donde se explora la posibilidad de mejorar la generación enzimática de NMs mediante el uso de microreactores, dispositivos donde las condiciones experimentales pueden ser mucho más controladas.
Resumen (otro idioma):
En la Sección I se detallan los estudios en los que se han desarrollado diferentes metodologías analíticas basadas en la generación enzimática de nanomateriales:
- Generación de nanoestructuras de metales puros o mixtos. Se evalúan diferentes precursores metálicos utilizando la reacción de oxidación de la Tiramina con la enzima Tiramina Oxidasa como prueba de concepto. Durante estos estudios se han generado nanoclusters de cobre (CuNCs), nanopartículas bimetálicas de oro y paladio (AuPdNPs), y de oro y platino (AuPtNPs).
- Estudio de flavoenzimas como sistemas enzimáticos para la generación de nanoestructuras de oro. Se ha estudiado la reacción de generación de AuNMs empleando las enzimas Glucosa Oxidasa y Putrescina Oxidasa
En la Sección II se ha realizado un estudio detallado de los mecanismos y de los factores involucrados en la formación de los NMs, utilizando la información desprendida de los estudios de la sección I.
Los diferentes factores se analizan en los siguientes capítulos son:
- Mecanismo. Se analizan los agentes con propiedades reductoras que pueden participar en la generación de los nanomateriales: los aminoácidos de la enzima, el peróxido de hidrógeno y el producto generados durante la reacción y el propio centro activo de la enzima.
- Metal. Se estudia el papel y comportamiento de los diferentes precursores metálicos que se han empleado, y los mecanismos por los que se produce la formación de sus respectivas nanoestrucutras.
- Medio. Se analiza la influencia del entorno en la formación de los nanomateriales centrándose en el pH, la naturaleza de la disolución amortiguadora y la temperatura de la reacción.
- Enzima. Se analiza el rol que desempeña la enzima desde el punto de vista cinético y estructural en la generación de los nanomateriales.
Con toda ello, se ha tratado de sistematizar una metodología y desarrollar un modelo que dé respuesta a estos resultados, para a futuro poder aplicar los conocimientos adquiridos al desarrollo de nuevas metodologías, con nuevos analitos y sistemas enzimáticos.
Finalmente se ha querido estudiar si esta metodología puede ser implementada y extendida a nuevos sistemas de detección (Sección III):
- Efecto MEF (Fluorescencia amplificada por metales). Se estudia la viabilidad de generar enzimáticamente nanomateriales para desarrollar una metodología basada en este efecto. Se ha observado que si bien se consigue observar este efecto no se consigue una mejora en las prestaciones analíticas frente a otros métodos.
- Microreactores. Se trata de una prueba de concepto donde se explora la posibilidad de mejorar la generación enzimática de NMs mediante el uso de microreactores, dispositivos donde las condiciones experimentales pueden ser mucho más controladas.
Resumen (otro idioma):
Pal. clave: química analítica ; espectroscopia de absorción ; fluorimetría ; biosíntesis
Titulación: Programa de Doctorado en Ciencia Analítica en Química
Plan(es): Plan 487
Área de conocimiento: Ciencias
Nota: Presentado: 19 04 2024
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2024
Aportación del TFG/M a la Sostenibilidad: Garantizar las pautas de consumo y de producción sostenibles.
Fecha de embargo : 2026-04-19
Enlace permanente:
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Registro creado el 2024-07-05, última modificación el 2024-07-05
