Librería de grupos -COOH en matrices mesoporosas de SiO₂: efectos de densidad de grupos y contraiones

Los materiales mesoporosos de SiO₂ con un tamaño de poro uniforme (2–50 nm) y altas áreas superficiales (~600 m²/g) son plataformas sólidas que permiten integrar diferentes funciones químicas y así cumplir múltiples propósitos como: inmovilización de proteínas, detección, adsorción y administración de fármacos. Dentro de estos materiales, el polvo de SiO₂ denominado SBA-15 con poros hexagonales de 10 nm de diámetro ha de mostrado ser un excelente soporte por su fácil síntesis y extensa caracterización estructural. [1]

En este trabajo, las paredes porosas de SBA-15 fueron modificadas con una librería de organosilanos con grupos -COOH mediante la reacción click tiol-eno entre viniltrimetoxisilano y ácidos tiocarboxílicos (tioláctico, tiopropanoico, tioacético y mercaptosuccínico);[2] posteriormente, se evaluó su capacidad de adsorción de iones Cu²⁺ a partir de sales con diversos contraiones (CuCl₂, Cu(NO₃)₂ y CuSO₄) y en condiciones de cambio de densidad de grupos superficiales -COOH.[3] Bajo todas las condiciones evaluadas, la adsorción de Cu²⁺ es predominantemente monomolecular y ocurre en una superficie homogénea siguiendo el modelo de Langmuir. Por otra parte, los resultados sugieren que el contraión SO₄^2- favorece la adsorción de Cu²⁺, debido a su capacidad para hidratarse y así estabilizar regiones hidrofóbicas de los grupos funcionales anclados. En contraste, los contraiones NO₃^- y Cl^- son menos efectivos en este aspecto (Cl^- < NO₃^- < SO₄^2-). Más aún, este comportamiento se halla estrechamente vinculado al grado de funcionalización de los materiales mesoporosos. En polvos de SBA-15 con menor grado de funcionalización, se observó una inversión en la capacidad máxima de adsorción de Cu²⁺ de acuerdo con el contraión presente (Cl^- > NO₃^- > SO₄^2-) apuntando a la participación de otros mecanismos en el proceso de adsorción. En este sentido, simulaciones computacionales, sugieren la posibilidad de interacciones Cu²⁺-S a través del enlace tioéter generado en la adición tiol-eno.