Detección Colorimétrica in-situ de Iones Metálicos en Agua Usando Nanopartículas de Au y Ag Sintetizadas por Ablación Láser en Solución

Abstract

La presencia de ciertos iones metálicos disueltos en cuerpos de agua representa un riesgo a la salud de las personas y ecosistemas por su alta toxicidad y bioacumulación. Actualmente se utiliza espectrometría para la detección y cuantificación de estos, sin embargo, esta técnica requiere una preparación de las muestras la cual puede ser complicada y con pasos que requieren de horas. Adicionalmente, los espectrómetros no suelen ser portátiles, lo que imposibilita la detección in-situ. Una alternativa que ha surgido en los últimos años son los detectores colorimétricos. Estos detectores, generalmente formados por nanopartículas de metales nobles, no requieren de preparación de la muestra y cuando se lleva a cabo la detección generan un cambio de color, permitiendo una detección sencilla, rápida e in-situ. En el presente trabajo se sintetizaron nanopartículas de Au y Ag y se evaluó su capacidad para la detección de iones metálicos en agua. Las nanopartículas se sintetizaron por ablación láser en solución, utilizando soluciones de citrato de sodio y ácido cafeico para las nanopartículas de Ag y Au respectivamente. Se evaluó la capacidad de detección de las nanopartículas usando varias soluciones de iones metálicos en diferentes concentraciones. Se obtuvieron nanopartículas semiesféricas de Ag y Au con tamaños promedio de partícula de 27.1±1.4 nm y 10.2±1.1 nm respectivamente. Las nanopartículas de Ag mostraron un cambio de coloración de amarillo a naranja únicamente cuando se agregó una solución de Hg(II). Mientras que las nanopartículas de Au presentaron cambio de coloración al agregar Hg(II), Pb(II) y Cr(VI) tornándose de rosa a naranja, morado y transparente respectivamente. El análisis por dispersión dinámica de luz muestra un aumento en el tamaño de las nanopartículas al interactuar con los iones metálicos, mientras que en micrografías TEM se puede observar que se genera una aglomeración de estas, lo que provoca el cambio en la coloración y el aumento en el tamaño presente en el análisis de dispersión dinámica de luz. Se obtuvieron los parámetros analíticos de las curvas de calibración de cada ion. Las AgNP presentaron un coeficiente de correlación de 0.9940, lo que permite su uso para la cuantificación de la concentración de Hg(II) disuelto en agua. A pesar de que estos sensores tienen límites de detección por arriba de los máximos de concentración establecidos extienden las síntesis y los funcionalizadores a utilizar para los sensores colorimétricos, abriendo la puerta a que en un futuro se aumente su sensibilidad para su uso en aplicaciones reales.