Sensor molecular

El reconocimiento molecular se refiere a las interacciones específicas entre dos o más moléculas mediante enlaces no covalentes, tales como puentes de hidrógeno, coordinación metálica, fuerzas hidrofóbicas,^[4] fuerzas de van der Waals, interacciones π-π, enlaces electrofílicas, electroestáticas y/o efectos electromagnéticos.^[5] Esta propiedad se exhibe en otras como en la complementariedad molecular y el autoensamblaje.

Esta propiedad es muy común en los sistemas host-guest, puesto a que se refiere a que ambos deben tener una especie de mutualidad electrónica que les permita tener sitios de enlace para la formación de una supramolécula con propiedades distintas que puedan ser medidas y cuantificadas.

Es el acoplamiento y fijación de múltiples regiones donadores del mismo ligante (quelato). Este efecto generalmente incrementa la formación de constantes relativas a aquellos complejos del mismo ion metálico que contienen ligantes similares que son monodentado al incrementar la dificultad con la que estos pueden ser removidos. Es más difícil remover a un ligante de un metal si esta adjunto a este centro metálico en muchos sitios a que si esta en uno solo, de igual manera es más difícil que un centro metálico salga del centro de los ligantes,^[6] lo cual es aprovechado para hacer sensores moleculares al notar los cambios que se producen cuando un quelato atrapa a un ion metálico y se nota un cambio físico (luminiscencia, fluorescencia, color, etc.)

El sensor molecular debe poseer la característica de ser selectivo mediante el aprovechamiento de morfología, tamaño, cargas, fuerzas moleculares, etc. Con el fin de que el sensor detecte lo que se desea analizar.

Es la capacidad de los bloques básicos de una supramolécula (moléculas individuales) para organizarse espontáneamente sin necesidad de una intervención externa. Esta propiedad puede ser útil para los sensores moleculares ya que los bloques básicos se pueden autoensamblar para formar una supramolécula con el analito.^[7]

Los sensores moleculares pueden detectar tres tipos de especies ya sean iones con carga o moléculas neutras. Este tipo de sensores están organizados por grupos dependiendo del tipo de analito que se desea detectar: cationes, aniones y moléculas neutras.^[8]

Este tipo de sensores se han vuelto relevantes para aplicaciones ambientales y biológicas. Estos sensores en su mayoría se basan en la química de coordinación, ya que el catión a ser detectado se comporta como un centro metálico y el sensor molecular, por medio del efecto quelato, forma un complejo de coordinación con el catión dependiendo de su denticidad y su naturaleza ligante. Los sensores para cationes, tienden a utilizar coronas o calixarenos como receptores, mientras que los receptores de aniones o sales, normalmente incorporan coronas, calixareno, piridinas o metalocenos como receptores que tienen amidas (CONH). Las amidas generalmente sirven como un enlace hidrógeno donador.^[8]

Los aniones tienen un papel importante en los procesos químicos y biológicos, por lo que es importante notar su presencia. La detección de este tipo de iones, se puede apreciar al detectar los cambios en la emisión cuántica, el cual provoca que haya un cambio en la absorción en el espectro. Los sensores para aniones normalmente que contienen una carga positiva neta, así agregando un componente coulómbico al enlace.^[8]

Los sensores desarrollados hasta el momento se basan en una reacción química con alguno de los grupos funcionales presentes en la molécula receptora (dosímetros químicos), que en algunas ocasiones transcurren de manera reversible, aunque involucren la formación de un enlace covalente.^[8]