Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis

Autores
Huggias, Sofía
Año de publicación
2022
Idioma
español castellano
Tipo de recurso
tesis doctoral
Estado
versión aceptada
Colaborador/a o director/a de tesis
Peruzzo, Pablo José
Bolla, Patricia Araceli
Descripción
El diseño y preparación de arreglos regulares de nanopartículas metálicas tienen gran relevancia en la actualidad ya que han demostrado tener propiedades catalíticas excepcionales. Uno de los mayores desafíos en este campo es desarrollar métodos que permitan obtener estos ensamblados en nanoescala perfectamente dirigidos y controlados. Desde la bionanotecnología se han introducido grandes aportes, entre los que se destaca el empleo de proteínas en estrategias de construcción biomolecular. En este sentido, las proteínas de capa-S han emergido como bloques de construcción de arreglos de nanopartículas metálicas al combinar la capacidad para autoensamblarse formando arreglos nanométricos sobre distintas superficies, a su habilidad para sintetizar nanopartículas metálicas. No obstante, aún quedan muchos aspectos por explorar sobre estas proteínas con el fin de desarrollar nuevos productos tecnológicos basados en nanopartículas metálicas para su aplicación en catálisis. Por esto, el presente trabajo de tesis propone el diseño de un sistema compuesto por proteínas de capa-S y partículas poliméricas para su posterior empleo en la síntesis de nanopartículas metálicas con la finalidad de obtener un bionanocatalizador activo frente a reacciones de hidrogenación en fase acuosa. El mismo inicia con la síntesis de cuatro dispersiones acuosas de partículas poliméricas, diseñadas con el propósito de ofrecer a las proteínas de capa-S una variedad de superficies sobre las que adsorberse. Las dispersiones obtenidas resultaron ser coloidalmente estables, con partículas de tamaño similar y con densidad de carga superficial negativa asociada a la presencia de grupos oxhidrilos, sulfatos y/o carboxilatos. Por otra parte, se realizó la extracción y purificación de dos proteínas de capa-S de dos cepas de Lactobacillus kefiri. Las proteínas de capa-S fueron caracterizadas fisicoquímicamente en término de su composición, peso molecular, punto isoeléctrico, estructura secundaria y geometría bidimensional. Se estudió la adsorción de las proteínas sobre las partículas poliméricas realizando isotermas de adsorción que fueron modeladas según el modelo de Langmuir-Freundlich. Los sistemas resultantes fueron caracterizados fisicoquímicamente y morfológicamente evidenciándose una morfología “core-shell”. Empleando sistemas los polímero/proteína seleccionados, se lograron obtener nanopartículas de metales nobles (Pt o Ag) soportadas. El conjunto (polímero/proteína-nanopartícula metálica) presentó una morfología "strawberry", observándose nanopartículas metálicas de entre 2 y 20 nm estabilizadas sobre los soportes polímero/proteína. Los bionanocatalizadores obtenidos fueron evaluados frente a la reacción de reducción de p-nitrofenol. La performance catalítica observada fue excelente, con conversiones del orden del 95% y tiempos que variaron según la concentración del catalizador empleado en condiciones suaves de reacción. A su vez, los mismos pudieron reutilizarse en hasta 10 ciclos de uso con una disminución leve a moderada de su actividad catalítica. Estos no presentaron alteraciones fisicoquímicas importantes post-reacción. De esta manera, se logró diseñar y obtener bionanocatalizadores con excelente desempeño catalítico formados por nanopartículas de metales nobles sintetizadas (dirigidas, estabilizadas) y soportadas sobre sistemas partícula polimérica/proteína de capa-S.
Doctor en Ciencias Exactas, área Química
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas
Materia
Ciencias Exactas
Polímeros
Proteínas de capa-S
Bionanocatalizadores
Plata
Platino
p-nitrofenol
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Repositorio
SEDICI (UNLP)
Institución
Universidad Nacional de La Plata
OAI Identificador
oai:sedici.unlp.edu.ar:10915/140429

id SEDICI_243b62cdc2262fa63ceb4cec3efdb3a5
oai_identifier_str oai:sedici.unlp.edu.ar:10915/140429
network_acronym_str SEDICI
repository_id_str 1329
network_name_str SEDICI (UNLP)
spelling Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisisHuggias, SofíaCiencias ExactasPolímerosProteínas de capa-SBionanocatalizadoresPlataPlatinop-nitrofenolEl diseño y preparación de arreglos regulares de nanopartículas metálicas tienen gran relevancia en la actualidad ya que han demostrado tener propiedades catalíticas excepcionales. Uno de los mayores desafíos en este campo es desarrollar métodos que permitan obtener estos ensamblados en nanoescala perfectamente dirigidos y controlados. Desde la bionanotecnología se han introducido grandes aportes, entre los que se destaca el empleo de proteínas en estrategias de construcción biomolecular. En este sentido, las proteínas de capa-S han emergido como bloques de construcción de arreglos de nanopartículas metálicas al combinar la capacidad para autoensamblarse formando arreglos nanométricos sobre distintas superficies, a su habilidad para sintetizar nanopartículas metálicas. No obstante, aún quedan muchos aspectos por explorar sobre estas proteínas con el fin de desarrollar nuevos productos tecnológicos basados en nanopartículas metálicas para su aplicación en catálisis. Por esto, el presente trabajo de tesis propone el diseño de un sistema compuesto por proteínas de capa-S y partículas poliméricas para su posterior empleo en la síntesis de nanopartículas metálicas con la finalidad de obtener un bionanocatalizador activo frente a reacciones de hidrogenación en fase acuosa. El mismo inicia con la síntesis de cuatro dispersiones acuosas de partículas poliméricas, diseñadas con el propósito de ofrecer a las proteínas de capa-S una variedad de superficies sobre las que adsorberse. Las dispersiones obtenidas resultaron ser coloidalmente estables, con partículas de tamaño similar y con densidad de carga superficial negativa asociada a la presencia de grupos oxhidrilos, sulfatos y/o carboxilatos. Por otra parte, se realizó la extracción y purificación de dos proteínas de capa-S de dos cepas de Lactobacillus kefiri. Las proteínas de capa-S fueron caracterizadas fisicoquímicamente en término de su composición, peso molecular, punto isoeléctrico, estructura secundaria y geometría bidimensional. Se estudió la adsorción de las proteínas sobre las partículas poliméricas realizando isotermas de adsorción que fueron modeladas según el modelo de Langmuir-Freundlich. Los sistemas resultantes fueron caracterizados fisicoquímicamente y morfológicamente evidenciándose una morfología “core-shell”. Empleando sistemas los polímero/proteína seleccionados, se lograron obtener nanopartículas de metales nobles (Pt o Ag) soportadas. El conjunto (polímero/proteína-nanopartícula metálica) presentó una morfología "strawberry", observándose nanopartículas metálicas de entre 2 y 20 nm estabilizadas sobre los soportes polímero/proteína. Los bionanocatalizadores obtenidos fueron evaluados frente a la reacción de reducción de p-nitrofenol. La performance catalítica observada fue excelente, con conversiones del orden del 95% y tiempos que variaron según la concentración del catalizador empleado en condiciones suaves de reacción. A su vez, los mismos pudieron reutilizarse en hasta 10 ciclos de uso con una disminución leve a moderada de su actividad catalítica. Estos no presentaron alteraciones fisicoquímicas importantes post-reacción. De esta manera, se logró diseñar y obtener bionanocatalizadores con excelente desempeño catalítico formados por nanopartículas de metales nobles sintetizadas (dirigidas, estabilizadas) y soportadas sobre sistemas partícula polimérica/proteína de capa-S.Doctor en Ciencias Exactas, área QuímicaUniversidad Nacional de La PlataFacultad de Ciencias ExactasPeruzzo, Pablo JoséBolla, Patricia Araceli2022-07-27info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTesis de doctoradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06info:ar-repo/semantics/tesisDoctoralapplication/pdfhttp://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/140429https://doi.org/10.35537/10915/140429spainfo:eu-repo/semantics/openAccesshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)reponame:SEDICI (UNLP)instname:Universidad Nacional de La Platainstacron:UNLP2025-09-03T11:07:43Zoai:sedici.unlp.edu.ar:10915/140429Institucionalhttp://sedici.unlp.edu.ar/Universidad públicaNo correspondehttp://sedici.unlp.edu.ar/oai/snrdalira@sedici.unlp.edu.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:13292025-09-03 11:07:43.493SEDICI (UNLP) - Universidad Nacional de La Platafalse
dc.title.none.fl_str_mv Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
title Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
spellingShingle Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
Huggias, Sofía
Ciencias Exactas
Polímeros
Proteínas de capa-S
Bionanocatalizadores
Plata
Platino
p-nitrofenol
title_short Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
title_full Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
title_fullStr Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
title_full_unstemmed Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
title_sort Obtención de arreglos regulares metálicos sobre superficies de sistemas nanopartícula-proteína y su aplicación en catálisis
dc.creator.none.fl_str_mv Huggias, Sofía
author Huggias, Sofía
author_facet Huggias, Sofía
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Peruzzo, Pablo José
Bolla, Patricia Araceli
dc.subject.none.fl_str_mv Ciencias Exactas
Polímeros
Proteínas de capa-S
Bionanocatalizadores
Plata
Platino
p-nitrofenol
topic Ciencias Exactas
Polímeros
Proteínas de capa-S
Bionanocatalizadores
Plata
Platino
p-nitrofenol
dc.description.none.fl_txt_mv El diseño y preparación de arreglos regulares de nanopartículas metálicas tienen gran relevancia en la actualidad ya que han demostrado tener propiedades catalíticas excepcionales. Uno de los mayores desafíos en este campo es desarrollar métodos que permitan obtener estos ensamblados en nanoescala perfectamente dirigidos y controlados. Desde la bionanotecnología se han introducido grandes aportes, entre los que se destaca el empleo de proteínas en estrategias de construcción biomolecular. En este sentido, las proteínas de capa-S han emergido como bloques de construcción de arreglos de nanopartículas metálicas al combinar la capacidad para autoensamblarse formando arreglos nanométricos sobre distintas superficies, a su habilidad para sintetizar nanopartículas metálicas. No obstante, aún quedan muchos aspectos por explorar sobre estas proteínas con el fin de desarrollar nuevos productos tecnológicos basados en nanopartículas metálicas para su aplicación en catálisis. Por esto, el presente trabajo de tesis propone el diseño de un sistema compuesto por proteínas de capa-S y partículas poliméricas para su posterior empleo en la síntesis de nanopartículas metálicas con la finalidad de obtener un bionanocatalizador activo frente a reacciones de hidrogenación en fase acuosa. El mismo inicia con la síntesis de cuatro dispersiones acuosas de partículas poliméricas, diseñadas con el propósito de ofrecer a las proteínas de capa-S una variedad de superficies sobre las que adsorberse. Las dispersiones obtenidas resultaron ser coloidalmente estables, con partículas de tamaño similar y con densidad de carga superficial negativa asociada a la presencia de grupos oxhidrilos, sulfatos y/o carboxilatos. Por otra parte, se realizó la extracción y purificación de dos proteínas de capa-S de dos cepas de Lactobacillus kefiri. Las proteínas de capa-S fueron caracterizadas fisicoquímicamente en término de su composición, peso molecular, punto isoeléctrico, estructura secundaria y geometría bidimensional. Se estudió la adsorción de las proteínas sobre las partículas poliméricas realizando isotermas de adsorción que fueron modeladas según el modelo de Langmuir-Freundlich. Los sistemas resultantes fueron caracterizados fisicoquímicamente y morfológicamente evidenciándose una morfología “core-shell”. Empleando sistemas los polímero/proteína seleccionados, se lograron obtener nanopartículas de metales nobles (Pt o Ag) soportadas. El conjunto (polímero/proteína-nanopartícula metálica) presentó una morfología "strawberry", observándose nanopartículas metálicas de entre 2 y 20 nm estabilizadas sobre los soportes polímero/proteína. Los bionanocatalizadores obtenidos fueron evaluados frente a la reacción de reducción de p-nitrofenol. La performance catalítica observada fue excelente, con conversiones del orden del 95% y tiempos que variaron según la concentración del catalizador empleado en condiciones suaves de reacción. A su vez, los mismos pudieron reutilizarse en hasta 10 ciclos de uso con una disminución leve a moderada de su actividad catalítica. Estos no presentaron alteraciones fisicoquímicas importantes post-reacción. De esta manera, se logró diseñar y obtener bionanocatalizadores con excelente desempeño catalítico formados por nanopartículas de metales nobles sintetizadas (dirigidas, estabilizadas) y soportadas sobre sistemas partícula polimérica/proteína de capa-S.
Doctor en Ciencias Exactas, área Química
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas
description El diseño y preparación de arreglos regulares de nanopartículas metálicas tienen gran relevancia en la actualidad ya que han demostrado tener propiedades catalíticas excepcionales. Uno de los mayores desafíos en este campo es desarrollar métodos que permitan obtener estos ensamblados en nanoescala perfectamente dirigidos y controlados. Desde la bionanotecnología se han introducido grandes aportes, entre los que se destaca el empleo de proteínas en estrategias de construcción biomolecular. En este sentido, las proteínas de capa-S han emergido como bloques de construcción de arreglos de nanopartículas metálicas al combinar la capacidad para autoensamblarse formando arreglos nanométricos sobre distintas superficies, a su habilidad para sintetizar nanopartículas metálicas. No obstante, aún quedan muchos aspectos por explorar sobre estas proteínas con el fin de desarrollar nuevos productos tecnológicos basados en nanopartículas metálicas para su aplicación en catálisis. Por esto, el presente trabajo de tesis propone el diseño de un sistema compuesto por proteínas de capa-S y partículas poliméricas para su posterior empleo en la síntesis de nanopartículas metálicas con la finalidad de obtener un bionanocatalizador activo frente a reacciones de hidrogenación en fase acuosa. El mismo inicia con la síntesis de cuatro dispersiones acuosas de partículas poliméricas, diseñadas con el propósito de ofrecer a las proteínas de capa-S una variedad de superficies sobre las que adsorberse. Las dispersiones obtenidas resultaron ser coloidalmente estables, con partículas de tamaño similar y con densidad de carga superficial negativa asociada a la presencia de grupos oxhidrilos, sulfatos y/o carboxilatos. Por otra parte, se realizó la extracción y purificación de dos proteínas de capa-S de dos cepas de Lactobacillus kefiri. Las proteínas de capa-S fueron caracterizadas fisicoquímicamente en término de su composición, peso molecular, punto isoeléctrico, estructura secundaria y geometría bidimensional. Se estudió la adsorción de las proteínas sobre las partículas poliméricas realizando isotermas de adsorción que fueron modeladas según el modelo de Langmuir-Freundlich. Los sistemas resultantes fueron caracterizados fisicoquímicamente y morfológicamente evidenciándose una morfología “core-shell”. Empleando sistemas los polímero/proteína seleccionados, se lograron obtener nanopartículas de metales nobles (Pt o Ag) soportadas. El conjunto (polímero/proteína-nanopartícula metálica) presentó una morfología "strawberry", observándose nanopartículas metálicas de entre 2 y 20 nm estabilizadas sobre los soportes polímero/proteína. Los bionanocatalizadores obtenidos fueron evaluados frente a la reacción de reducción de p-nitrofenol. La performance catalítica observada fue excelente, con conversiones del orden del 95% y tiempos que variaron según la concentración del catalizador empleado en condiciones suaves de reacción. A su vez, los mismos pudieron reutilizarse en hasta 10 ciclos de uso con una disminución leve a moderada de su actividad catalítica. Estos no presentaron alteraciones fisicoquímicas importantes post-reacción. De esta manera, se logró diseñar y obtener bionanocatalizadores con excelente desempeño catalítico formados por nanopartículas de metales nobles sintetizadas (dirigidas, estabilizadas) y soportadas sobre sistemas partícula polimérica/proteína de capa-S.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-07-27
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
Tesis de doctorado
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
info:ar-repo/semantics/tesisDoctoral
format doctoralThesis
status_str acceptedVersion
dc.identifier.none.fl_str_mv http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/140429
https://doi.org/10.35537/10915/140429
url http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/140429
https://doi.org/10.35537/10915/140429
dc.language.none.fl_str_mv spa
language spa
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
eu_rights_str_mv openAccess
rights_invalid_str_mv http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:SEDICI (UNLP)
instname:Universidad Nacional de La Plata
instacron:UNLP
reponame_str SEDICI (UNLP)
collection SEDICI (UNLP)
instname_str Universidad Nacional de La Plata
instacron_str UNLP
institution UNLP
repository.name.fl_str_mv SEDICI (UNLP) - Universidad Nacional de La Plata
repository.mail.fl_str_mv alira@sedici.unlp.edu.ar
_version_ 1842260580906303488
score 13.13397