A new synthetic method for nanoscale metal-organic frameworks and their application as contrast agents for magnetic resonance imaging

• Autores: Arnau Carne Sánchez
• Directores de la Tesis: Daniel Maspoch Comamala (dir. tes.), Félix Busqué Sánchez (dir. tes.), Inhar Imaz (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2014
• Idioma: inglés
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jaume Veciana i Miró (presid.), Xavier Sala Román (secret.), Jorge Andrés Rodríguez Navarro (voc.)
• Materias:
  • Química
    • Química inorgánica
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  TDX  DDD  TESEO 
• Resumen

  • La present Tesis ha estat dedicada a la síntesis de materials Metal·lorgànics a la nanoescala (NMOFs, fent servir l’acrònim anglès) i l’estudi de les seves potencials aplicacions com a Agents de Contrast (AC) en Imatgeria per Ressonància Magnètica. En consequ?ència, dos línies de treball es distingeixen al llarg de la lectura d’aquesta Tesis: (ii) el desenvolupament de una nova metodologia per a sintetitzar NMOFs, i (ii) la síntesis de nous NMOFs que puguin complir els requeriments específics per tal de ser utilitzats com a AC. En el primer capítol, revisem la evolució que ha viscut el camp dels MOFs, des de els seus antecedents que van fer possible el seu descobriment fins a les seves aplicacions actuals i les seves noves perspectives. Prestem especial atenció a les actuals metodologies emprades per a sintetitzar NMOFs, i al adveniment de noves aplicacions aparegudes gràcies a la seva mida nanoscòpica. El en Capítol 3 descrivim la validació de la tècnica coneguda com Spray-Drying (SD) com a nova metodologia per sintetitzar NMOFs i les superestructures buides que se’n deriven. S’estudia l’impacte dels principals paràmetres experimentals en la síntesi del NMOFs així com les diferents modalitats de usatge que ofereix la tècnica. Precisament, la versatilitat de la tècnica ens ha permès sintetitzar un ampli ventall de NMOFs pertanyent a les subfamílies més representatives. El Capítol 4 explica les possibilitats de utilitzar la tècnica de SD per a combinar NMOFs amb altres especies funcionals per tal de sintetitzar compòsits basats en MOFs. Demostrem com les superestructures buides de NMOFs poden ser utilitzades per a encapsular diferents materials, tals com cristalls de NaCl, molècules fluorescents i nanopartícules magnètiques. A més, també demostrem com cristalls de NMOFs poden ser fàcilment encapsulats en matrius polimèriques mitjançant la tècnica de SD. La varietat de compòsits basats en MOFs que es pot obtenir utilitzant la tècnica de SD permet ampliar el ventall d’aplicacions dels NMOFs. En el capítol 5 es descriu la segona línia de treball que conforma la present Tesis doctoral referent a la síntesis de una nova generació de NMOFs amb propietats de AC. La estratègia consisteix en utilitzar lligands heterocíclics emprats en la síntesis dels AC moleculars, els quals presenten una gran afinitat per als ions de Gd(III). El lligand heterocíclic DOTP s’utilitza per l’assemblatge de un MOF bimetàl·lic i porós. Aquest MOF és miniaturitzat a la nanoescala per a forma dispersions col·loïdals estables; és estable en medi fisiològic, en cultiu cel·lular i no presenta citotoxicitat. A més, presenta unes propietats de AC interessants, com ho demostra la relaxativitat mesurada a camp magnètic alt (r1 = 5 mM-1·s-1 a 500 MHz) i una relaxativitat màxima a 40 MHz de 15 mM-1·s-1, la qual es manté constant al llarg de un ampli ventall de pH.