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Método de Síntesis Química de Nanopartículas de Sulfuro de Cadmio: Nanotecnología de bajo costo con potencial uso para el monitoreo de biomoléculas y estructuras celulares

Director del Proyecto

Dr. José Manuel Pérez-Donoso

Área

Ciencias Biológicas

Estado

TRL 3

Contacto

francisco.chiang@unab.cl

Propuesta de Valor Tecnología Mercado Beneficios Propiedad Intelectual Equipo Investigador

Nuevo método químico, seguro y económico, para la síntesis de nanopartículas (NPs) de sulfuro de cadmio (puntos cuánticos), las cuales poseen un patrón de absorción máxima a 380 y 360 nm, dos peaks de fluorescencia a 450 y 560 nm (excitadas a 350 nm) y un tamaño entre 5 – 12 nm, siendo candidatos adecuados para uso en fabricación de celdas solares, permitiendo la captura y transmisión de energía. Asimismo, se está investigando su uso potencial como sonda en imagenología médica para la detección y monitoreo de receptores, proteínas, enzimas y estructuras celulares de forma in vitro e in vivo, entre otras aplicaciones.

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La síntesis se logra en medio acuoso, en presencia de oxígeno, a temperatura ambiente y con el uso moléculas fosforiladas. En resumen, la mezcla entre una fuente de azufre (tioles), de fosfato y una sal de cadmio, se incuba en medio básico hasta obtener fluorescencia (máximo 9 días), la cual se evalúa mediante Luz UV. Además, las proporciones de los reactivos permiten controlar el tipo de fluorescencia (color) y el tamaño de las nanopartículas. En contraste, otros métodos transcurren a elevadas temperaturas y utilizan altas concentraciones de sal, lo cual conlleva potenciales peligros durante el proceso para los operarios.

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Se estima que el mercado global de puntos cuánticos alcanzará US$ 4,7 billones en 2020 (CAGR: 63,6% desde el 2014 al 2020), siendo los principales mercados Norte América (Estados Unidos y Canadá), seguido por Europa (Francia, Alemania y Reino Unido), y Asia-Pacífico (Japón, China, India y Corea del Sur). Asimismo, algunos de los actores en el segmento de celdas solares son: Quantum Materials Corp. (U.S.), Nanoco Group PLC (U.K.), mientras que en el de imagenología son: Thermo Fisher Scientific (U.S.), Nanoaxis LCC (U.S.). A pesar de esto, la principal aplicación para esta tecnología involucra a los monitores y pantallas de TV de última generación, con un mercado de aproximadamente US$ 1,9 billones para 2018. En segundo término, se estima que en 2021 el mercado para aplicaciones de bioimagenes y medicina personalizada alcanzará US$ 750 millones.

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El método de síntesis propuesto es seguro, simple, rápido, económico y no tóxico. Estas cualidades son respaldadas gracias al uso de cantidades mínimas de sal de cadmio en el orden de micromolar y a la adición de grupo fosfato, permitiendo que el proceso de síntesis transcurra a bajas temperaturas y en presencia de oxigeno. Adicionalmente, la cubierta de grupos tiol y fosfato posibilita una mayor biocompatibilidad y solubilidad de las nanopartículas, lo cual es deseable en aplicaciones en células. Así, estas nanopartículas podrían ser útiles para el monitoreo y marcaje in vivo e in vitro de moléculas fosforiladas, permitiendo localizar receptores, enzimas, entre otras moléculas. Asimismo, pueden ser utilizadas en la fabricación de celdas solares.

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Patente: PCT-CL2014-000075 (N. Ref. 912.543)

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El Dr. José Manuel Pérez-Donoso lidera el equipo de investigación detrás de esta invención. Se desempeña como profesor asistente en UNAB, desarrollando su línea de investigación en  el Centro de Bioinformática y Biología Integrativa (CBIB), la cual se enfoca en la implementación de síntesis química y nuevos métodos verdes para la síntesis de Nanopartículas metálicas, emulando las condiciones celulares o mediante el uso de microorganismos.

Otros inventores son:

  • Felipe Venegas
  • Juan Pablo Monrás

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