Formación de nanopartículas metálicas mediada por microalgas en suspensión y encapsuladas en hidrogeles - Spedalieri, Ana Cecilia (2015)
El objetivo principal de este trabajo es estudiar y aprovechar la capacidad de distintas especies demicroalgas para biosintetizar nanopartículas (NPs) de metales nobles (oro, platino y paladio), poniendoénfasis en los parámetros que controlan los procesos de nucleación y crecimiento. El trabajo se abordódesde dos enfoques complementarios: i) reducción química empleando biomoléculas que condicionan lamorfología y dimensión de las NPs resultantes; ii) la biosíntesis a partir de los iones en solución mediadapor microalgas en cultivos líquidos o encapsuladas en matrices de sílica y alginato. La motivación de estatesis es contribuir al desarrollo de (bio)reactores para la recuperación de metales preciosos presentes enefluentes industriales o en aguas naturales. Tomando como punto de partida la síntesis de NPs de oro, de rápida caracterización espectroscópica, setrabajó con microalgas verdes para evaluar el rol del aparato fotosintético en los primeros estadíos de lareducción de los metales. Se utilizaron tres especies: Chlorella vulgaris, Kirchneriella lunaris y Chlamydomonasreinhardtii, consideradas modelo en estudios fotosintéticos y resistentes a altas concentraciones de cationes. Una diferencia importante entre éstas es el tipo de polisacárido que sintetizan, y su excreción yacumulación en la pared celular que pueden ser determinantes de la resistencia a la toxicidad de cationes ya la distribución de tamaño y/o de forma de las NPs biosintetizadas. Se analizaron las característicasmorfológicas y dimensionales de las partículas y su dependencia con la concentración del catión, con elpH, con la especie utilizada y el tiempo del fotoperíodo. Se realizó un estudio sistemático de estas variablesy se analizó el rol de pequeños hidratos de carbono y aminoácidos en la síntesis química de NPs de oro,pudiéndose determinar algunas de las condiciones de concentración de biomoléculas y pH que llevan a NPs cuasi esféricas de pocos nm o a “plateletas” triangulares de decenas de nm. A partir de estosresultados, se pudo establecer cualitativamente el rol de estas variables en los procesos de nucleación ycrecimiento. A partir de la comprensión del proceso de reducción y posterior crecimiento de NPs de oro, se extendióesta metodología a NPs de platino y paladio, poco explorada con microalgas. La reducción de estoscationes tiene un mecanismo más complejo que involucra la formación intracelular de clusters que crecentras ser excretados por las células. Por último, se estudió la biosíntesis de NPs metálicas mediada por microalgas encapsuladas en matrices desílica y alginato. El estudio detallado de la interacción entre los cationes precursores, el alginato y la matrizmineral permitió la optimización de estas plataformas para la biosíntesis en espacios confinados. Ladifusión desde el medio externo de cationes nobles y la biosíntesis exitosa de NPs por las microalgasencapsuladas resulta en un avance prometedor hacia la utilización de microorganismos encapsulados parala recuperación de metales.