Síntesis de puntos cuánticos de carbono (carbon quantum dots-CQDs) a partir de biomasa residual agroindustrial, mediante el uso de carbonización hidrotermal y/o microondas, con características técnicas adecuadas para su utilización en el transporte de biomoléculas

La biomasa residual es una fuente renovable y de bajo costo de diversos compuestos de alto valor agregado para uso en diversas aplicaciones. Uno de los potenciales usos de esta biomasa es la producción de diversas nanopartículas (NPs) como los puntos cuánticos de carbono (CQDs), los cuales se caracterizan por su biocompatibilidad, baja o nula toxicidad, largo tiempo de vida, gran área superficial, buena conductividad y capacidad luminosa; las que las hace plausibles de ser utilizadas en aplicaciones ambientales y médicas. Dentro de las aplicaciones médicas se encuentra el transporte de biomoléculas como drogas, proteínas, ácidos nucleicos (RNA, DNA), etc. El objetivo principal de la presente investigación: es Evaluar el efecto del tipo de biomasa residual utilizada para su producción, las condiciones de los pretratamientos aplicados a las materiales primas (tratamiento con nitrógeno y sonicación) así como por el uso de condiciones subcríticas de entre 5 y 50 bares en el tratamiento hidrotermal utilizado durante el proceso de producción sobre las propiedades texturales, morfológicas, estructurales y de química superficial de los puntos cuánticos de carbono (CQDs) y de las NPs resultantes de funcionalizar los CQDs y biomoléculas. Se tomarán en consideración cuatro fuentes de biomasa residual tales como paja de arroz, cáscara de café, pepa de mango y residuos de producción de aceite esencial de limón para la síntesis de CQDs evaluando diversas condiciones de obtención de estos durante la carbonización hidrotermal (temperatura y presiones entre 5 y 50 bares, tiempo) y microondas (tiempo), así como los pretratamientos con nitrógeno gaseoso y sonicación. Las materias primas y los CQDs serán caracterizados a profundidad (análisis de fisisorción, TEM, HD-SEM, espectroscopia UV-VIS, Tamaño dinámico de partícula/potencial Z, TGA, análisis electroquímico, etc). En base a sus características y toxicidad (estudiada in vitro sobre cultivos celulares) se seleccionarán los mejores materiales para ser usados para generar las nanoestructuras CQDs/biomolécula. Las biomoléculas modelo para el estudio serán un monopéptido, un dipéptido y ácidos nucleicos (DNA y RNA) de diferentes pares de bases. La funcionalización de los CQDs a las biomoléculas será comprobada mediante microscopia electrónica de fuerza atómica, espectrometría de masas (MALDI-TOF-TOF) y/o PCR cuantitativa en tiempo real.