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.

Nanotecnología y Arte

Puede parecer una anémona marina pero en realidad este es un agrupamiento de nanoconos de silicón con tan sólo unos micrometros de alto y 1/50,000 de ancho, apróximadamente el ancho de un cabello humano. Jennifer Atchison, una graduada en materiales de ciencia de la Universidad de Drexel en Filadelfia, creció estos conos haciendo tan solo un pequeño cambio en la técnica conocida como deposición química de vapores. Esta imagen colorida le ganó a Atchinson el primer lugar en la foto inagural del concurso "Chemical and Engineering News" una publicación del American Chemical Society. Después de todo la siencia es un arte.

Cho, A. (29 de Octubre de 2010). Science Now. Recuperado el 2010, de http://news.sciencemag.org/sciencenow/2010/10/scienceshot-and-the-winner-is.html?ref=hp

Alien Gases in Our Atmosphere

The next breath you take could have come from beyond Pluto. Researchers studying the composition of ancient gases trapped in deep wells in New Mexico have found convincing evidence that some of our planet's atmosphere originated in the far reaches of the solar system. The discovery could change long-standing thinking about how Earth's atmosphere evolved.

Since the 1950s, scientists have thought that as Earth congealed from the primordial cloud of dust and gases that also formed the sun and other planets, it trapped some of those gases within its mantle. Then, over hundreds of millions of years, volcanic eruptions returned the gases to Earth's surface, where gravity kept them from drifting off into space. The mixing of these gases--along with the oxygen and other molecules added by life--created the atmosphere we have today.

A reasonable idea, at least until researchers began collecting samples from the New Mexico wells several years ago. Their original purpose was to study the pristine bubbles of volcanic gases trapped underground for billions of years. These bubbles had never made it to the surface before and therefore remained uncontaminated by the modern atmosphere. In particular, the researchers were studying the isotope ratios--or the comparative abundances of the different forms of a particular element--of the gaseous elements krypton and xenon.

The krypton and xenon isotope ratios in the gas samples provided a surprising result: They did not match the ratios found in the primordial cloud that spawned the solar system. Those ratios persist today in the solar wind and have been measured by satellites. Instead, they matched the ratios contained within certain types of meteorites that formed 4.5 billion years ago at the beginning of the solar system, which have been measured from meteorites that have landed on Earth. The conclusion, the team reports today in Science, is that part of Earth's atmosphere must have arrived after the planet had fully formed--possibly carried by comets that hit the planet and whose ice would have evaporated upon impact, leaving water vapor and traces of krypton, xenon, and other elements in the atmosphere.

"This was an unexpected find," says isotope geochemist and co-author Christopher Ballentine of the University of Manchester in the United Kingdom. "The first gases captured by the Earth and trapped in its interior cannot [have contributed] to the gases now in the atmosphere," he says. "This means the atmosphere arrived far later than expected." To confirm that comets contributed to the atmosphere, scientists will need to analyze the krypton and xenon isotope ratios in the cometary samples recently captured by NASA's Stardust mission, says geochemist and lead author Greg Holland, also at Manchester.

The data the researchers have collected on the krypton and xenon isotope ratios are "superb," says physicist Bob Pepin of the University of Minnesota, Twin Cities. "They're of a quality not seen before." But Pepin notes that when early Earth was struck by the cataclysmic impact that resulted in the formation of the moon, primordial gases in the mantle could have been completely released to the atmosphere, leaving behind no evidence that they had ever existed there. So until new work can model the exact process involved, Pepin says, "the jury will probably stay out."

Berardelli, P. (10 de Diciembre de 2009). Science Now. Recuperado el 5 de Septiembre de 2010, de http://news.sciencemag.org/sciencenow/2009/12/10-02.html?ref=hp

Conductores supramoleculares: nanofibras y nanorods

Recientemente la investigación relacionada con el estudio de nanomateriales electroconductores ha tenido un avance considerable. Masashi Hasegawa y Masahiko Iyoda, de la Universidad de Kitasato en Japón, se han dedicado a dicho estudio durante los últimos años. La investigación se ha concentrado primordialmente en encontrar nanofibras, nanorods y otras nanoestructuras capaces de funcionar como conductores utilizando, sobre todo, sistemas -conjugados.

Las nanofibras y nanorods conductores se construyen mediante un proceso de dopaje de donadores- o aceptores- con oxidantes o reductores antes/después de la formación de dichas nanoestructuras. Algunas nanofibras muestran conductividad eléctrica sin ningún dopaje en su estado neutral. Así mismo, se ha intentado utilizar algunos radicales catiónicos y radicales aniónicos; sin embargo, sólo un limitado número de radicales catiónicos producen nanofibras conductoras.

Durante las últimas décadas, se ha llevado a cabo una investigación extensiva tanto en química como física para encontrar moléculas conductoras orgánicas y materiales poliméricos con interés científico y comercial. Entre ellos, conductores moleculares construidos por la combinación de donadores y aceptores orgánicos se clasifican como conductores orgánicos de baja dimensión. La alta conductividad de los conductores moleculares generalmente se origina de una estructura -apilada columnar de de donadores o receptores en su mono cristal.

Reducir los parámetros dimensionales de conductores moleculares de su estructura tridimensional (3D) del cristal a su apilamiento unidimensional (1D) ha atraído recientemente una gran atención; desde que dicho progreso podría proporcionar nanofibras y nanorods funcionales. Las nanofibras y los nanorods funcionales son dos de los materiales clave en las nano-ciencias avanzadas.

Actualmente un número muy grande de interesantes comportamientos ópticos y electrónicos dirigidos hacia estructuras conductoras 1D para aplicaciones de dispositivos han sido reportadas. Basadas en este desarrollo, la construcción de nanofibras y nanorods conductores ha sido también concluida para realizar fibras orgánicas metálicas y rods que puedan ser utilizados para cables eléctricos a escala nano. En el estado actual, las nanofibras orgánicas y los nanorods funcionan como semiconductores. Para realizar conductividad metálica y superconductividad, se necesita más estudio en la fabricación de un apilamiento muy cercano del estado iónico con fuertes correlaciones. Si se puede tomar una verdadera ventaja de estos innovadores sistemas, será tan sólo una cuestión de tiempo antes de que nanofibras y nanorods conductores encuentren funciones en dispositivos ampliamente utilizados.

Hasegawa, M., & Iyoda, M. (2010). Conducting supramolecular nanofibers and nanorods. (R. Eagling, Ed.) Chemical Society Reviews , 39 (7), 2420-2427.

Fullereno

Google festeja el 25° Aniversario del Fullereno



Fuentes: Google, http://www.eltiradero.net/25-aniversario-del-descubrimiento-del-fullereno-5135/

Parece ser que la naturaleza es el "químico más creativo"

Los investigadores de la Universidad de Aberdeen encontraron una molécula indescifrable en la Fosa de las Marianas en el Océano Pacífico, y sólo con el microscopio atómico de IBM pudieron completar el rompecabezas.

Los químicos, a veces, observan las plantas, la vida marina y otras fuentes naturales, tratando de encontrar los ingredientes básicos necesarios para desarrollar el siguiente posible avance en medicina . Por desgracia, la naturaleza no siempre está dispuesta a ofrecer fácilmente sus secretos, lo que obligó a los científicos a basarse en una sofisticada tecnología de imágenes, la resonancia magnética nuclear (RMN) y la espectrometría de masas, por ejemplo, para descifrar la fórmula molecular de los recién descubiertos compuestos orgánicos y poderlos replicar en el laboratorio.

A veces, estos nuevos compuestos desafían incluso al equipo de laboratorio más potente. Los investigadores del Marine Biodiscovery Center (MBC) de la Universidad de Aberdeen, en Escocia, descubrieron este caso el año pasado, cuando estudiaban una especie bacteriana —la Dermacoccus abyssi sp. nov. —que encontraron en una muestra de lodo, extraído por submarinos robóticos, de la fosa de las Marianas en el Océano Pacífico, el lugar más profundo de la Tierra, a cerca de 11.000 metros bajo el mar. Cuando vieron en la muestra un compuesto químico que no fueron capaces de identificar, lo trataron con la espectrometría de masas en alta resolución, para determinar los componentes del compuesto químico, pero ni aun así pudieron averiguar su estructura molecular exacta.

Los científicos de Aberdeen están estudiando el potencial de los organismos marinos, como fuente de nuevos compuestos químicos, que puedan utilizarse para desarrollar nuevos tratamientos para el cáncer, la inflamación, la infección y las enfermedades parasitarias. La búsqueda de nuevos compuestos naturales se hace necesaria, porque la naturaleza nos da una mayor diversidad química de la que los investigadores pueden obtener, señala Rainer Ebel, profesor de Aberdeen en el Marine Biodiscovery Center. "La naturaleza es el químico más creativo", y añade, "seguimos encontrando nuevas plantillas naturales que los productos químicos sintéticos tratan de mejorar."

Cuando se descubren candidatos prometedores, los científicos deben identificar la estructura de estos compuestos con el fin de determinar si son viables para su utilización en el desarrollo de fármacos. Este enfoque ha tenido éxito, en particular, cuando los investigadores extrajeron un compuesto, a finales de la década de 1960 y principios de 1970, entonces desconocido, de la corteza de un tronco de árbol del Pacífico, que resultó ser un ingrediente clave del fármaco anticancerígeno Taxol.

Cada átomo de carbono e hidrógeno de una molécula tiene una frecuencia definida en el espectro de la RMN que utilizan los científicos para determinar cómo el hidrógeno y los átomos de carbono están unidos entre sí. La escasez de átomos de hidrógeno de las muestras de D. abyssi sp. nov., significó que la RMN no pudo proporcionar a los investigadores de Aberdeen la información suficiente para resolver el misterio. En cambio, los esfuerzos de los científicos les dejó con cuatro estructuras potenciales, ninguna de los cuales se pudo descartar sólo por los datos de la RMN. La única posibilidad que restaba para encontrar la estructura correcta, hubiera sido tomar una síntesis química de las estructuras propuestas, una tarea muy compleja que puede tardar varios meses.

"Básicamente, sabíamos lo que había en la esquina inferior izquierda y en superior derecha de la molécula, pero no podíamos conectar las dos partes", manifestó Ebel. Era como resolver un rompecabezas sin el beneficio de una foto con el producto acabado.

Los investigadores tuvieron suerte el año pasado, cuando la esposa de Marcel Jaspars, director del MBC (Marine Biodiscovery Center), recordó un artículo de agosto de 2009, que ella había leído en el Daily Mail de Londres, acerca del equipo de IBM Research, donde científicos de Zurich habían utilizado una modificación del microscopio de fuerza atómica (AFM) para crear una imagen que revelaba todos los enlaces de una molécula individual. Una de las imágenes que acompañan al artículo del Daily Mail mostraba las formas hexagonales de cinco anillos de carbono, así como las posiciones de los átomos de hidrógeno en torno a estos anillos. Jaspars puso manos a la obra y al día siguiente contactó con el investigador principal de IBM, Leo Gross. Jaspars envió a Gross una muestra del misterioso compuesto de Aberdeen, el cual IBM empezó a examinar en el mes de enero.

El AFM utiliza una punta afilada para medir las pequeñas fuerzas que existen entre la punta y la muestra, como la de una molécula, para crear una imagen. Para que el AFM tome una imagen de la estructura química de una molécula, la punta ha de estar extremadamente cerca de la molécula, a menos de un nanómetro. Para ello, los científicos de IBM aumentaron la sensibilidad de la punta añadiéndole moléculas de monóxido de carbono (CO) a la misma. Cuando se acercaron lo suficiente a la muestra, la punta de CO, cubierta de sensitivas y diminutas fuerzas repulsivas, ayudaron a revelar la estructura química de la molécula a escala atómica. "Sería comparable con el aumento de resolución en una pantalla de ordenador, haciendo los píxeles más pequeños", comentaba Jaspars.

"Normalmente no uso el AFM porque la resolución no es lo suficientemente buena", apunta Jaspars. Antes de su afinado por IBM del AFM, se utilizaba para analizar las proteínas, mucho más grandes que las muestras que Jaspars y Ebel necesitaban estudiar.

A finales de febrero, los investigadores de IBM, ya habían descubierto la identidad de la susodicha sustancia misteriosa, se trataba de la conocida cephalandole A, un compuesto que había sido originalmente aislada de las orquídeas taiwanesas. Este proceso de identificación lo describen los investigadores el 1 de agosto en la revista Nature Chemistry, fue la primera vez que se utilizó esta tecnología modificada por IBM, para determinar la estructura de una molécula desconocida. La molécula sobre la que se escribía en el artículo del Daily Mail era el pentaceno, una sustancia utilizada comúnmente en las células solares.

La cephalandole A ha demostrado estar inactiva en la mayoría de los tests que los investigadores de Aberdeen han llevado a cabo hasta ahora, aunque todavía hay más pruebas que están en marcha, señala Jaspars. Al final, la prueba tecnológica de IBM parece ser el aspecto más significativo de la investigación.

Se necesitarán años antes de que la técnica de IBM se convierta en rutinaria, sobre todo porque ya está a tiempo intensivo, requiriendo investigadores que preparen la aguja y las muestras para el AFM. Colocar una muestra en la superficie de la AFM no es asunto trivial, ni está pensado para medidas normales. Sin embargo, el trabajo realizado por IBM, así como el de Culver City, California, Nanogea, Inc. (creando una capa de nanopartículas para mejorar la precisión de las sondas de AFM y sustratos), es crucial la ampliación de la capacidad para estudiar las estructuras moleculares.

Ligantes Para-Derivatizados de Pybox como sensibilizadores en complejos de Ln(III) de alta luminiscencia

Es interesante hablar de complejos de Lantánidos que se asemejan en propiedades a los metales de transición.

Ana de Bettencourt-Dias y colegas aislaron nuevos complejos con ligantes de piridina-bis(oxalina) derivatizados con -H, -OMe y -Br en la posición Para del anillo piridino de los de Europio (III) y Terbio (III). Estos complejos, son áltamente luminiscentes en estado sólido. Varios de los complejos fueron caracterizados por una difracción sigular de rayos X de crista., mostrando la diversidad de estructuras obtenidas con esta familia de ligantes. [Eu(PyboxOMe)3](NO3)3.3CH2Cl2, [Eu(PyboxBR)(NO3)3(H2O)], el producto de reacción de PyboxBr con Tb(NO3)3, es [Tb(PyboxBR)2(n2-NO3)(n1-NO3)2][Tb(NO3)5].5H2O. Otro complejo aislado fue el [Tb(Pybox)3](CF3SO3)3.3CH2CN. Finalmente, se obtuvo el compuesto [Tb(Pybox)2](NO3)(No3)2.CH3OH. Se observó una realción linear entre las energías del nivel triplete y las constantes de Hammett (sigma) furon encontradas. Las medicones de vida media en metanol, así como los datos de RMN en metanol y acetonitrilo, indicaron que todos los complejos son estables en una estequiometría de 3:1 en solución y que no hay coordinaicón del solvete al ión metálico.

Referencia bibliográfica:http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ic101034y