Caracterización de monocapas autoensambladas de tioles sobre superficies de oro

Abstract

Las monocapas autoensambladas (SAMs) son ordenamientos orgánicos formados por la adsorción espontánea de moléculas en la superficie de un sólido. Estos sistemas se organizan en dominios ordenados de mayor o menor extensión y pueden considerarse como las formas más elementales de películas delgadas de material orgánico a escala nanométrica. Existen múltiples factores experimentales que pueden afectar tanto a la estructura final de la SAM como a su velocidad de formación (disolvente, temperatura, concentración del adsorbato, tiempo de inmersión, etc), sin embargo, la mayoría de condiciones experimentales para la preparación de SAMs conducen a interfases orgánicas reproducibles y que presentan el comportamiento deseado. Generalmente, estas características son aceptables para algunas aplicaciones, pero cuando los estudios se focalizan en BioNanoMedicina, los materiales modificados deben ser biocompatibles. Por tanto, es fundamental comprender cómo minimizar defectos y maximizar el orden de las SAMs. En este trabajo, la funcionalización de la superficie se fundamenta en la química de los grupos tiol derivados de oligómeros de etilenglicol (EGn). Estos compuestos han resultado presentar una gran aplicabilidad debido a su capacidad para evitar la adsorción de proteínas. Hemos estudiado las SAMs formadas a partir de HS-EGn de diferentes grados de polimerización (n=7, 18 y 45) sobre sustratos de oro (tanto monocristalino (111) como poliorientado(p)). En la caracterización estructural de las SAMs formadas se han empleado múltiples técnicas: electroquímicas (voltametría cíclica y espectroscopia de impedancia), espectroscópicas (FT-IRRAS y XPS) y medidas de ángulo de contacto.

Self-assembled monolayers (SAMs) are molecular assemblies formed by spontaneous adsorption of molecules on surfaces. These systems are organized into more or less large ordered domains and can be considered as the most elementary forms of thin films of organic material at nanometric scale. There are many experimental factors that can affect the structure of the resulting SAM and its rate of formation (solvent, temperature, concentration of adsorbate, immersion time, etc.), however, most experimental conditions for the preparation of SAMs yield organic interfaces with reproducible and desired functional behaviours. Usually, these characteristics are acceptable for some applications but when the studies are focused on BioNanoMedicine, the modified materials need to be biocompatible. Thus, an understanding of how to minimize defects in the SAMs and maximize order in these systems is necessary. In this work, the surface functionalization is based on thiol chemistry groups derived from ethylene glycol oligomers (EGn). These compounds have found great applicability because of its ability to avoid protein adsorption. We have studied the SAMs formed by HS-EGn of different polymerization degree (n = 6, 18 and 45) on gold substrates (either poly-oriented or (111) single crystal). Multiple techniques such as electrochemical (cyclic voltammetry and impedance spectroscopy), spectroscopic (FT-IRRAS and XPS) and Contact Angle measurements have been used in the characterization of the formed SAMs.