Desarrollo de un material nanoestructurado óptico-magnético utilizando ferritina

Abstract

Esta tesis consiste en el uso de la proteína ferritina para la síntesis de nanopartículas plasmónicas y magnéticas en su cavidad, estudiándose el efecto de las condiciones de síntesis de estos materiales sobre las propiedades ópticas, magnéticas y estructurales del sistema resultante. El trabajo está dividido en cinco etapas: i) El estudio de la proteína ferritina como material de partida, ii) la formación de apoferritina, iii) la síntesis de nanoestructuras de oro en la cavidad de la proteína, iv) la formación de óxidos de hierro magnéticos dentro de la proteína y v) la carga mixta de nanoestructuras de oro y óxidos de hierro en la cavidad. En el estudio inicial de la proteína se establece la coexistencia de agregados y monómeros de ferritina, en que el contenido de hierro en la cavidad está relacionado con la existencia de especies oligoméricas. Por otro lado, el núcleo de óxido de hierro presente en la cavidad corresponde a una mezcla de diversos tipos de óxidos con un comportamiento antiferromagnético. Con el propósito de obtener apoferritina, se evaluaron distintas condiciones para la remoción de los óxidos de hierro nativos presentes en la proteína, resultando en un protocolo que permite la remoción casi total del hierro, conservando su integridad estructural. A su vez se observa que las propiedades ópticas de la proteína dependen del contenido de hierro. La síntesis de nanoestructuras de oro en la cavidad de la proteína mediante la adición y reducción controlada del oro permite obtener partículas monodispersas. Sintetizándose inicialmente cúmulos o clusters de oro, los que presentan fluorescencia y posteriormente las nanopartículas de oro, las que exhiben el plasmón de resonancia superficial. La formación de óxidos de hierro magnéticos en la cavidad de la proteína fue obtenida mediante la adición y oxidación controlada de hierro, produciendo una mezcla de óxidos magnéticos cuya proporción depende principalmente del contenido de hierro y del pH del proceso. La carga mixta y secuencial de clusters de oro y de óxidos de hierro genera moléculas de proteína en las cuales coexisten ambas nanoestructuras, conservándose las propiedades magnéticas. La existencia de clusters de oro limita el proceso de incorporación del hierro.