Síntesis de sistemas multivalentes basados en C₆₀estudio de sus propiedades biomédicas y electrónicas

Resumen

La funcionalización covalente y la química supramolecular del 60 fullereno y otras nanoformas del carbono como los nanotubos de carbono y el grafeno son el tema principal desarrollado en de la tesis doctoral presentada por D. Antonio Muñoz Fernández. Este trabajo se divide en dos capítulos bien diferenciados, el primero de ellos se centra en la modificación química covalente de 60 fullereno para obtener derivados de fullereno solubles en medios acuosos. Con este objetivo, se desarrolló una metodología basada en los protocolos conocidos como click chemistry, en particular la cicloadición entre alquinos y azidas catalizada por Cu I CuAAC. Con la optimización de esta reacción se han conseguido sintetizar glicofullerenos, tanto monoaductos, como hexakis aductos de C60, los cuales han podido validarse como ligandos multivalentes efectivos para ser reconocidos por lectinas. En un primer estadío del desarrollo de estos ligandos multivalentes, se determinó la interacción multivalente mediante estudios calorimétricos ITC con una lectina vegetal Con A. Los resultados obtenidos permitieron racionalizar el diseño de los ligandos basados en hexakis aductos de C60, para posteriormente realizar estudios de transfección con partículas virales in vitro con células que sobreexpresan DC SIGN, una lectina humana, considerada como un receptor universal de patógenos en el sistema inmunitario. Algunos de los ligandos sintetizados en esta tesis doctoral permiten inhibir la infección del virus del Ébola en el rango de la baja nanomolaridad.El diseño de estos sistemas multivalentes ha permitido desarrollar nuevos bloques de construcción molecular, gracias a la metodología puesta a punto en nuestro grupo de investigación, consiguiendo estructuras altamente ramificadas en pocas etapas sintéticas y sin usar grupos protectores. Así, es posible obtener estructuras de alta complejidad en escala multigramo. Estas nuevas entidades moleculares, que poseen un grupo azida en su posición focal, suponen un notable avance en química de dendrímeros. Se han conseguido sintetizar estructuras monodispersas con 120 carbohidratos y funcionalizar la superficie de los nanotubos de carbono con glicofullerenos.En el segundo capítulo de este trabajo, se utilizan los bloques de construcción molecular globulares, basados en hexakis aductos de C60, funcionalizados con unidades electroactivas, aceptoras TCAQ y dadoras de electrones exTTF. Con esta estrategia se pretende conseguir un ligando electroactivo multivalente capaz de interaccionar supramolecularmente y modificar las propiedades electrónicas del grafeno. Las pruebas preliminares expuestas en este trabajo parecen indicar que el efecto multivalente es una herramienta válida y eficaz para diseñar receptores para nanoformas del carbono no moleculares como el grafeno, y modificar al mismo tiempo sus propiedades electrónicas, dependiendo de las propiedades electroactivas del receptor multivalente.En este capítulo también se estudian las propiedades que exhiben los dendrofullerenos anfifílicos para autoensamblarse con diferentes morfologías, cambiando la polaridad del disolvente, superficie de deposición y la concentración. Para ello se sintetizaron una serie de dendrofullerenos decorados con 4, 8 y 16 ácidos carboxílicos. Se obtuvieron asociaciones moleculares controladas, desde nanohilos autoemsamblados hasta vesículas huecas. Estas morfologías fueron caracterizadas utilizando técnicas de microscopía electrónica SEM FEG, TEM y AFM, así como técnicas de difracción de rayos X XRD y SAXS. Estas estructuras tienen potenciales aplicaciones en ingeniería de tejidos, así como vectores en el transporte de fármacos.