Sensores sólidos fluorescentes obtenidos por funcionalización con derivados de 1,8-naftalimida de copolímeros de etileno-acrilato de butilo y de membranas acrílicas fotoentrecruzadas

Resumen

La detección y cuantificación de especies químicas o analitos son algunos de los desafíos clave en la investigación química, especialmente en el área medioambiental, donde la detección de contaminantes mediante técnicas sencillas, rápidas y económicas siempre ha sido de gran importancia. Si bien las técnicas analíticas tradicionales permiten la detección y cuantificación selectiva y precisa de las especies químicas, estas técnicas consumen mucho tiempo, y además requieren equipos sofisticados y costosos. Como alternativa de gran interés, los sensores químicos, en particular los sensores fluorescentes, han adquirido gran popularidad en los últimos años. Para que las aplicaciones prácticas del sensor sean óptimas surge la necesidad de incorporarlo a un soporte sólido. Los materiales polímeros reúnen una serie de características que hacen que sean adecuados para ser empleados como soportes sólidos de las moléculas sensores. La modificación química o física de polímeros constituye en la actualidad un campo de investigación de enorme importancia para obtener nuevos materiales y que presenta un gran interés desde el punto de vista tecnológico y económico. La modificación y funcionalización de polímeros es una vía alternativa a la síntesis directa que permite obtener polímeros para aplicaciones específicas. El objetivo de la presente Tesis Doctoral ha sido la preparación de nuevos materiales poliméricos de alto valor añadido como sensores sólidos fluorescentes. Para ello se han empleado dos metodologías. En el Capítulo 2, se ha llevado a cabo la modificación superficial del copolímero de etileno-acrilato de butilo (EBA) a través de una secuencia de reacciones en fase heterogénea mediante radiación microondas. El sustrato modificado contiene grupos reactivos para su posterior funcionalización. En los Capítulos 3 y 4, se han preparado hidrogeles por fotopolimerización-fotoentrecruzamiento con características de hinchamiento en agua controladas (30%) y también portadores de grupos reactivos. Se ha sintetizado una serie de sensores fluorescentes basados en derivados de 1,8-naftalimidas portadores de grupos adecuados para la reacción con los sustratos poliméricos. Estos derivados se han sintetizado mediante radiación microondas, obteniéndose mejores rendimientos y a tiempos de reacción más cortos, en comparación con la metodología de calentamiento convencional. A continuación se procedió a la funcionalización de los polímeros reactivos en estado sólido con los derivados de 1,8-naftalimida, obteniéndose materiales de buenas propiedades ópticas y mecánicas. El material funcionalizado EBA, ha sido tratado con plasma de oxígeno para mejorar sus propiedades de hidrofilia y conseguir así un comportamiento adecuado en medios acuosos. Los sensores sólidos fluorescentes se estudiaron en medios acuosos y se caracterizaron de forma comparativa con respecto a los fluoróforos libres en disolución. Se han obtenido así sensores sólidos reversibles de pH (en superficie y en bloque) y un sensor de coordinación, también reversible, para la detección de mercurio en agua.