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La Nanotecnología ha mostrado una gran repercusión a nivel industrial, reflejando en cierta medida la atracción que provoca la capacidad de controlar la morfología y composición de la materia a escala atómica y molecular, empleando técnicas y aproximaciones muy diversas. Este control es el que permite acceder a nuevas propiedades que sólo se manifiestan a escala nanométrica o moldear a conveniencia las ya conocidas, logrando con ello la síntesis de nuevos materiales con propiedades a medida y la fabricación de nanodispositivos. Es por ello, por lo que en las últimas décadas nos encontramos en plena expansión de la Nanociencia y Nanotecnología generándose anualmente un sinfín de nanopartículas ya sea con propósitos comerciales o incluso como subproductos de la actividad humana de forma inintencionada. No cabe duda de que los nanomateriales en su amplia variedad de opciones son, en el momento actual, el campo de acción más relevante de la Nanoquímica y de la Ciencia de los Materiales. La Química Analítica ha experimentado, al igual que otras áreas de la ciencia, una notable transformación gracias a las necesidades y oportunidades que proporciona la Nanociencia y Nanotecnología. La Nanotecnología está demostrando ser, cada vez más, una aliada prometedora de la Química Analítica ayudando a superar sus limitaciones, así como para la simplificación de los procesos analíticos. Sin embargo, el uso masivo de estas nanopartículas ha venido acompañado de una creciente preocupación sobre su seguridad y el consiguiente impacto que pueda producir en la salud humana, animal y el medioambiente. Por ello, el desarrollo de metodologías sensibles y selectivas que permitan el control de estos analitos en matrices complejas es crucial, convirtiéndose en un nuevo reto desde el punto de vista analítico. En este contexto, esta Tesis Doctoral está orientada hacia el desarrollo y aplicación de nuevas estrategias analíticas en muestras alimentarias que impliquen el uso de nanomateriales en las diferentes etapas del proceso, beneficiándose de las propiedades que estas estructuras presentan con el objetivo de mejorar los métodos ya existentes o dar lugar a otros nuevos. Por otro lado, y motivados por la preocupación anteriormente mencionada, se proponen nuevas metodologías analíticas para la detección y cuantificación de nanomateriales como analitos en matrices ambientales, después de una exhaustiva caracterización fisicoquímica de los mismos. La parte inicial de esta Memoria, la cual constituye el Capítulo I, aborda principalmente una visión global del papel que pueden desempeñar los nanomateriales en las tres facetas claves en las que se enmarca la Nanociencia y Nanotecnología Analítica: nanomateriales como herramienta de análisis, como objeto de estudio y la combinación de ambas en el mismo proceso analítico. Conviene resaltar, que en la presente Tesis Doctoral se propone un nuevo enfoque apoyado con dos metodologías desarrolladas basadas en el doble papel con el que actúa un mismo nanomaterial, herramienta-analito o analito-herramienta, el cual hemos denominado como "Estrategia analítica dual de los nanomateriales". Además, en este capítulo se detallan los conceptos básicos más importantes de los nanomateriales, en términos de características, propiedades, tipos y composición. El Capítulo II resume los materiales, la instrumentación y los métodos de síntesis de nanomateriales que han sido utilizados para llevar a cabo el desarrollo experimental de esta Tesis. En referencia a las nuevas contribuciones al desarrollo de la Nanociencia y Nanotecnología Analítica presentadas en esta Memoria, se han abordado diferentes aspectos. Por un lado, en el Capítulo III se detalla la síntesis y caracterización de un tipo nanomaterial basado en carbono, puntos cuánticos de grafeno, con diferente funcionalización para ser utilizado como herramienta de mejora y perfeccionamiento en las características de funcionamiento analítico de las dos metodologías analíticas que se proponen. Estas metodologías se centran en la identificación y cuantificación de compuestos potencialmente interesantes en la industria alimentaria, como son los polifenoles o las vitaminas. En la primera de las metodologías, el nanomaterial de carbono actúa como sensor fluorescente y, en la segunda de ellas, se utiliza como aditivo en el electrolito de separación para el desarrollo de un método electroforético. Además, como consecuencia de la introducción de la Nanotecnología en el sector alimentario, en los últimos años el desarrollo de sistemas nanoportadores de principios activos en alimentos para su encapsulación y liberación contrada, conocidos como sistemas orgánicos nanoestructurados, ha experimentado un gran auge. En este sentido, además de han sintetizado y caracterizado nanomicelas del bioactivo curcumina, consiguiendo cuantificar y discriminar este nanomaterial orgánico de su análogo sin encapsular empleando señales fluorescentes. Por el contrario, en el Capítulo IV está dedicado al estudio de nanopartículas metálicas, concretamente nanopartículas de oro de diferentes tamaños y otro tipo nanomateriales de carbono, esta vez varias estructuras óxido de grafeno con diversas dimensiones, ejerciendo todas ellas como analitos en matrices ambientales. La consideración de nanomateriales como analitos en diversas matrices constituye un auténtico reto en el campo analítico, concretamente dentro de la nanometrología analítica. A su vez, estos nanomateriales han permitido el desarrollo de alternativas metodológicas en los que ellos mismos actúan como herramienta en el análisis de alimentos o derivados. El primero de los procedimientos analíticos de este capítulo utiliza la espectroscopía Raman en la que se incorporan las nanopartículas metálicas mientras que en el segundo de ellos la técnica utilizada es la espectroscopía de fluorescencia. Por último, en el Capítulo V se propone una nueva aplicación de los puntos cuánticos de grafeno, previamente sintetizados, en la mejora de la estabilidad fotoquímica del isómero biológicamente activo del polifenol resveratrol, el cual se isomeriza al ser irradiado con luz perdiendo en gran medida su bioactividad. Para el control analítico de estos isómeros, se ha hecho uso de un método electroforético previamente validado. Diferentes variables han sido exhaustivamente optimizadas para conseguir la máxima fotoprotección por parte del nanomaterial. Finalmente, se han realizado ensayos de capacidad antioxidante y de toxicidad para evaluar cómo influye dicha protección. |
