High temporal and spatial resolution molecular sensors and actuators

Se diseñaron sistemas de sensores y actuadores de dimensión molecular con el fin detomar datos analíticos con una alta resolución espacial y temporal, y a la vez poderactuar químicamente sobre el sistema de la misma forma. Para ello se utilizó unenfoque que consiste en el diseño de actuadores en base a la química de loscompuestos de coordinación de Ru(II)-bipiridina, los cuales fueron caracterizados,analizando en particular su fotoquímica. La interface entre los sensores y actuadoresmoleculares y el entorno macroscópico se desarrolló mediante cámaras digitales dealta resolución y de videocámaras digitales de alta velocidad y bajo costo, acopladas amicroscopios iluminados por LEDs o láseres de estado sólido. Se ha sintetizado unfotoliberador de una base, la cual permite aumentar el pH de forma localizada, el cualfue utilizado en forma simultánea con un sensor basado en un indicador ácido-base,tanto en un sistema FIA como en otra clase de sistemas. La técnica utilizada para ladeterminación de la variable pH fue el uso de microscopía de trasmisión, lo que tienela ventaja de evitar la necesidad de utilizar intensidades de irradiación elevadas comoen el caso de técnicas de fluorescencia. También se diseñó y sintetizó un sensor depotencial redox con las bandas de absorción sintonizadas para aplicar en medicionesutilizando el mismo método de detección con cámaras CCD. Por otro lado, sediseñaron distintas sondas fluorescentes en las cuales actúa un proceso detransferencia de energía que fue utilizado para favorecer la fotoliberación de moléculasenjauladas a longitudes de ondas largas. Este fenómeno de transferencia de energíafue aplicado al desarrollo de un compuesto capaz de producir un efecto de las mismascaracterísticas que la excitación convencional de dos fotones, donde la luz emitidamantiene una dependencia no lineal, sino cuadrática, respecto de la luz de irradiación,evitando la necesidad de las altísimas potencias instantáneas necesarias en laexcitación de dos fotones convencional, en la que ambos fotones deben llegar en untiempo del orden de las transiciones electrónicas. Este tipo de sondas podrían ser labase, de nuevas técnicas de microscopía de fluorescencia, permitiendo reducirenormemente los costos de equipamiento. The present work involves the development of sensors and actuators with moleculardimensions to obtain analytical data with high spatial and temporal resolution and tochemically actuate on the system in the same way. The approach chosen involves thedesign of actuators based on the chemistry of Ru(II)-bipyridine coordinationcompounds which were characterised photochemically. The interface between themolecular probes and the macroscopic environment was based on high-resolutiondigital cameras and low cost high speed digital video cameras that were coupled to amicroscope illuminated by LEDs or solid-state lasers. A caged base thatphotodeliveries an amine was synthesized. After irradiation the expelled baseincreases the pH in a localized area. It was used simultaneously an acid-base indicatoras probe, in a FIA system model and other types of systems. The pH data wasobtained by transmission microscopy. This provides the advantage of avoiding theneed to use high irradiation intensities as with fluorescence techniques. It was alsodesigned and synthesized a redox probe with absorption bands that were tuned inorder to be compatible with the color filters of digital color cameras. Several fluorescentprobes were also designed in which an energy transfer process allows thephotodelivery of caged molecules with long wavelength light. This phenomenon ofenergy transfer was also applied to the development of a compound capable ofproducing an effect of the same characteristics as conventional two-photon excitation,where the emitted light maintains a nonlinear dependence but quadratic with respect tothe irradiation light while avoiding the usual need of very high instantaneous power toget both photons arriving at a time on the electronic transitions. This kind of probescould be the base of new techniques of fluorescence microscopy, allowing a significantreduction on equipment costs. Fil: Carrone, Guillermo Alejandro. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.