| Tesis Doctorales de la Universidad de Alcalá |
| INNOVATIVE DESIGNS AND APPLICATIONS OF JANUS MICROMOTORS WITH (PHOTO)-CATALYTIC AND MAGNETIC MOTION | | Autor/a | Pacheco Jerez, Marta | | Departamento | Química Analítica,quím.física e Ing.quím | | Director/a | Escarpa Miguel, Jesús Alberto | | Codirector/a | Jurado Sánchez, Beatriz | | Fecha de defensa | 24/09/2021 | | Calificación | Sobresaliente Cum Laude | | Programa | Química (RD 99/2011) | | Mención internacional | Si | | Resumen | El objetivo principal de esta Tesis Doctoral es el diseño y desarrollo de micromotores Janus biocompatibles y
su aplicación en ámbitos relevantes de la salud y de la protección medioambiental. Los micromotores Janus
son dispositivos en la microescala autopropulsados que tienen al menos dos regiones en su superficie con
diferentes propiedades físicas y químicas, lo que les convierte en una clase distintiva de materiales que pueden
combinar características ópticas, magnéticas y eléctricas en una sola entidad. Como la naturaleza del
micromotor Janus -el dios romano de las dos caras- los objetivos de esta Tesis Doctoral presentan naturaleza
dual y comprenden desarrollos de química fundamental y de química aplicada. En efecto, por una parte, el
objetivo central aborda el diseño, síntesis y ensamblaje, así como la caracterización de micromotores Janus
poliméricos propulsados por mecanismos (foto)-catalíticos y/o accionados por campos magnéticos. Por otra
parte, el objetivo central implica la aplicación de los micromotores desarrollados para resolver desafíos sociales
relevantes en los ámbitos químico-analítico, biomédico y ambiental.
Partiendo de estas premisas, en la primera parte de la Tesis Doctoral, se sintetizaron micromotores Janus de
policaprolactona propulsados químicamente integrando nanomateriales para el diseño de sensores móviles
para la detección selectiva de endotoxinas bacterianas. De esta forma, el movimiento autónomo del micromotor
mejora la mezcla de fluidos y la eficacia de las reacciones implicadas permitiendo detectar el analito en pocos
minutos, incluso en muestras viscosas y medios donde la agitación no es posible. Además, esta autopropulsión
es altamente compatible con su empleo en formatos ultra-miniaturizados para el desarrollo de futuros
dispositivos portátiles en el marco de la tecnología point of care para aplicaciones clínicas y agroalimentarias.
Con el fin de incrementar su biocompatibilidad para aplicaciones in vivo, en una segunda etapa de la Tesis
Doctoral, se diseñaron micromotores Janus con propulsión autónoma utilizando luz visible para la eliminación
de toxinas relevantes en procesos inflamatorios. El fenómeno autopropulsivo del micromotor y su capacidad de
interacción con agentes tóxicos condujo a metodologías más rápidas y eficaces infiriéndose un futuro
prometedor de estos micromotores para el tratamiento del shock séptico o intoxicación. En una tercera etapa,
se sintetizaron micromotores propulsados por campos magnéticos. Estos micromotores utilizan una
aproximación elegante de propulsión, exenta del empleo de combustibles químicos tóxicos como sucede en la
propulsión catalítica y, en consecuencia, biocompatible. Asimismo, este mecanismo propulsivo permite
controlar e incluso programar su trayectoria para aplicaciones que requieran de un guiado y de un control
preciso de esta. De manera específica, estos micromotores han sido aplicados en esta Tesis Doctoral para la
liberación controlada de fármacos en el tratamiento de cáncer pancreático y como elementos de remediación
ambiental en la eliminación de agentes nerviosos en aguas contaminadas.
Códigos UNESCO; 2301 QUÍMICA ANALÍTICA; 221028-1 PREPARACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE
MATERIALES INORGANICOS; 221005 EMULSIONES; 230305 CARBONO; 330811 CONTROL DE LA
CONTAMINACIÓN DEL AGUA; 221001 CATÁLISIS; 230106 FLUORIMETRIA |
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