Sunday, September 05, 2010

Sensores para la detección óptica del ión cianuro

El grupo de científicos conformado por Zhaochao xu, Siaogiang Chen, Ha Na Kim y Juyoung Yoon han dirigidos sus investigaciones a formular sensores ópticos para el ión cianuro utilizando receptores selectivos, complejos coordinados y quimiodosímetros.

Las substancias que contienen cianuro han sido utilizadas como veneno durante siglos; sin embargo, fue hasta 1782 que este anión se aisló por primera vez por el químico sueco Scheel. La toxicidad extrema del cianuro en el sistema fisiológico, así como la amenaza que representa hacia el medio ambiente; ha llevado a una investigación necesaria hacia el desarrollo de métodos para la detección de cianuro. Existen ya varios métodos, sin embargo, estos son muy extensos e involucran la utilización de instrumentación sofisticada con límites muy altos de detección. Los sensores ópticos para el cianuro, en los cuáles un cambio de color y/o fluorescencia (emisión de longitud de onda) es monitoreada, se han estudiado de manera activa durante los últimos diez años debido a su simple, rápida y poco costosa implementación.
Existen 3 enfoques diferentes que han sido empleados para diseñar sensores ópticos para iones cianuro. La estrategia más popular involucra el uso de sensores en los cuáles existe un "sito" capaz de atraer y aprehender al ión cianuro unido covalentemente a una subunidad indicadora. En este caso, la interacción de cianuro con el sitio atrayente causa un cambio de color o fluorescencia en la subunidad indicadora. Un complejo de coordinación basado en el enfoque de desplazamiento también se ha utilizado. En estos sensores, la introducción de iones cianuro lleva a la regeneración del comportamiento espectroscópico en el indicador no coordinado. Un tercer método para la identificación del cianuro se conoce como el enfoque quimiodosimétrico. Este tipo de sensores se basan en reacciones químicas irreversibles, las cuáles se llevan a cabo en base a una interacción con cianuro. Los quimiosensores ópticos y los quimiosensores selectivos toman ventaja en dos propiedades y características del cianuro, su alta núcleofilicidad y su gran potencial de unirse con iones de cobre.

Fuentes del cianuro y sus efectos tóxicos
Las sales que contienen cianuro son químicos comunes encontrados en la superficie del agua originados no sólo de desechos industriales, sino también de fuentes biológicas. El cianuro se utiliza en muchos procesos químicos; industrias tales como la petroquímica, la minería de oro, la galvanoplastía, la fotográfica, la de manufacturación del hierro, entre otras; son responsables por la contaminación de cianuro.

Fuentes biológicas incluyen bacterias, hongos y algas, los cuales producen este ion como parte de su vía metabólica del nitrógeno. Algunos vegetales contribuyen a la ingestión de cianuro tanto en humanos como en animales. Entre estos alimentos cuya fuente de glucósidos cianogénicos es considerable; se encuentran: la yuca, los firjoles verdes, el sorgo, las semillas de lino, algunas semillas de frutas, patatas dulces y brotes de bambú. El humo del cigarro es también una fuente común del cianuro y puede llevar a que el nivel de este ión en la sangre se eleve.

El cianuro puede afectar varias funciones en el cuerpo, incluyendo funciones vasculares, la vista, el sistema central nervioso, el sistema cardiaco, endocrino y metabólico. El efecto más común del cianuro es la inhibición de la respiración.

Sensores basados en el sitio covalentemente vinculante y la subunidad indicadora
Aún cuando el cianuro no es un aceptor de hidrógenos muy fuerte, comparado con otros aniones, varios sensores de cianuro se basan en las interacciones del enlace de hidrógeno. En adición, sistemas diotópicos sosteniendo dos sitios para metales se analizaron con receptores selectivos de cianuros, los cuales funcionan en solventes orgánicos.
Desplazamiento
Entre los varios sistemas diseñados para detectar cianuro, sensores que utilizan la afinidad de este anión por el cobre han atraído más la atención de los científicos. El cianuro reacciona con los iones de cobre para formar especies estables. Una de las ventajas más importantes de los sensores basados en esta química es que son operables en soluciones acuosas.

Enfoque quimiodosimétrico
La nucelofilidad excepcional del cianuro a servido como base para el desarrollo de varias pruebas quimiodosimétricas, en la mayoría de los casos, en soluciones acuosas.
Aplicación
Los sensores ópticos tienen un potencial de aplicaciones para la detección del cianuro en muestras de agua para el consumo humano. La capacidad del ojo humano para ver la fluorescencia del ion cianuro sugiere que estos sensores pueden ser utilizados en equipos para la detección de dicho ión. análisis químicos usando microfluidos portables permiten hacer pruebas al medio ambiente fuera del laboratorio por un costo muy bajo.

Conclusión
El desarrollo de de sistemas que monitorean cianuro se ha incrementado durante los últimos años. Por lo tanto, es muy probable que diferentes tipos de equipos prácticos para monitorear agua para beber y desechos industriales, o para detectar armas biológicas sean ideados dentro de poco tiempo.

Chen, X., Kim, H., Xu, Z., & Yoon, J. (2010). Sensors fot the optical detection of cyanide ion . (R. Eagling, Ed.) Chemical Society Reviews , 39 (1), 127-137.

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The "Silver Song"

Este video es obra creativa de Armando Isaac, para el curso de Química Inorgánica I.