El presente proyecto plantea la generación de nanotecnología de materiales híbridos, basados en Nanotubos de Carbono (NTC). Con este fin, se desarrollará el proyecto en tres etapas: i) Estudio de la interacción de microondas con los NTC y establecimiento de los procesos de funcionalización libre de solventes. ii) Generación de nanoestructuras híbridas (biomolécula:nanotubos-de-carbono) y manipulación de sus propiedades optoelectrónicas y iii) Optimización de procesos libres de solventes y residuos (reducción de contaminantes en los productos y medio ambiente) y pruebas de biocompatibilidad En la primera se desarrollará una nueva técnica de funcionalización de nanotubos de carbono, utilizando la radiación por microondas en vacío. En esta etapa se estudiará profundamente la interacción entre los nanotubos de carbono y la radiación de microondas. Estableciendo los parámetros adecuados de: tiempo de radiación, frecuencia y fluencia de radiación. Con el fin de incrementar el área superficial de los nanotubos, controlar los sitios reactivos generados por la radiación con el propósito de eliminar el proceso de reflujo en ácidos que hasta ahora se usa en todos los proceso reportados. En la segunda etapa, se establecerán funcionalizaciones específicas para manipular las propiedades de los nanotubos obtenidos. Para esto se propone el uso de moléculas de entrelazamiento como son los grupos aminas y tioles, además del uso de bio-moléculas macrocíclicas aromáticas para controlar las propiedades optoelectrónicas. Teniendo en cuenta que la caracterización es necesaria en todo momento (desde las primeras pruebas de funcionalización), en particular en esta etapa se determinaran las propiedades específicas que se desean incrementar, y también las que se desean suprimir de los nanotubos de carbono; esto, con el fin de orientar a nuestros los materiales hacia las aplicaciones optoelectrónicas que se plantean: mejorar la transferencia de carga electrónica, la absorción óptica y la estabilidad química. En la última etapa: de optimización de procesos, se desarrollaran propuestas específicas de procesos libres de solventes para la obtención de nano-biomateriales con propiedades optoelectrónicas y de biocompatibilidad específicas en aplicaciones directas en bioingeniería de tejidos de tejidos mineralizados, neuronales y cardiovasculares. La importancia de este proyecto radica, no solamente en la generación de nuevas técnicas de funcionalización libres de solventes, lo cual es indispensable en el desarrollo de ciencia no destructiva con el medio ambiente, sino también en la generación de una base de biomateriales cuyas propiedades les permite desarrollar diversas aplicaciones, desde la optoelectrónica hasta su uso en dispositivos bio compatibles, debido a la pureza de las técnicas aplicadas. Lo anterior les dará a los alumnos de La Facultad de Ciencias un panorama más amplio del trabajo en ciencia experimental y la conservación de nuestro medio ambiente.

El presente proyecto plantea en primer lugar el entendimiento completo de las modificaciones que se pueden dar en el cuerpo y la superficie de los Nanotubos de Carbono al ser sometidos a radiación de microondas. En trabajos previos realizados por el Dr. Alvarez Zauco (proponente) se comenzó con este estudio, indicando como primer resultado que los NTC preservan su estructura tubular para tiempos de radiación menores a 300 segundos. También se observó que dicha radiación provoca la apertura de los NTC en sus terminales (tapas) con lo cual, se incrementa notablemente el área superficial disponible para futuras aplicaciones (sitios de reacción, sitios de adhesión de moléculas o mayor contención de combustibles como H2). De los resultados publicados se puede suponer que es posible que los NTC también puedan separarse en la posición de los defectos superficiales, dando lugar a nanotubos en los que se disminuye la cantidad de defectos superficiales. En conjunto la radiación de microondas provoca que en el momento en que los nanotubos se abren (tapas o defectos) se generen en los átomos involucrados sitios con un elevado potencial de enlace de moléculas específicas. Con las cuales se puede generar el incremento de propiedades optoelectrónicas de forma controlada. Debido a lo anterior la aprobación de este proyecto establecerá las bases para la PERFECTA ADHESIÓN DE MOLÉCULAS FUNCIONALES A LOS NANOTUBOS DE CARBONO MEDIANTE PROCESOS DE ELEVADA EFICIENCIA Y TIEMPO REDUCIDO. Como consecuencia se lograrán incrementos en la respuesta electrónica de los NTC: conductividad, tiempo de vida de portadores; así como la respuesta óptica: fotoconductividad, absorción-emisión. Al mismo tiempo, se depurarán los procesos de reacción para OBTENER MECANISMOS DE REACCIÓN LIBRES DE SOLVENTES Y ELIMINAR RESIDUOS CONTAMINANTES. La eliminación de residuos nos permitirá establecer una nueva disciplina experimental basada en los principios de química verde amigable al medio ambiente; una aplicación inmediata que se espera concluir durante el tercer año de este proyecto, es el estudio de la biocompatibilidad de nuestros nanomateriales híbridos (generados con elevado grado de pureza) para APLICACIONES DIRECTAS EN: BIOINGENIERÍA DE TEJIDOS, BIOLOGÍA CELULAR Y MOLECULAR DE TEJIDOS MINERALIZADOS, NEURONALES Y CARDIOVASCULARES Y BIOINGENIERÍA DE CULTIVO DE ÓRGANOS.