{"id":181344,"date":"2025-11-28T17:02:00","date_gmt":"2025-11-28T23:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/?post_type=divulgacion-ciencia&p=181344"},"modified":"2025-12-02T18:04:37","modified_gmt":"2025-12-03T00:04:37","slug":"semaforos-quimicos","status":"publish","type":"divulgacion-ciencia","link":"https:\/\/tecscience.tec.mx\/es\/divulgacion-ciencia\/semaforos-quimicos\/","title":{"rendered":"Sem\u00e1foros qu\u00edmicos: qu\u00e9 son los sensores moleculares y c\u00f3mo funcionan"},"content":{"rendered":"\n

Por Iv\u00e1n J. Bazany-Rodriguez, Jessica M. Muro-Hidalgo, Axel Macias-Garc\u00eda, J. Guadalupe Hern\u00e1ndez-Hern\u00e1ndez, Carlos Alberto Huerta-Aguilar<\/a> y Pandiyan Thangarasu<\/em><\/p>\n\n\n\n

\u00bfC\u00f3mo saber si en el agua que bebemos hay contaminantes invisibles? \u00bfO si en una muestra m\u00e9dica hay biomol\u00e9culas asociadas a enfermedades? <\/p>\n\n\n\n

En Ciencias Qu\u00edmicas existen algunas t\u00e9cnicas para detectar sustancias, una de ellas se conoce como espectrofot\u00f3metro de fotoluminiscencia. <\/p>\n\n\n\n

Estos dispositivos utilizan sensores moleculares<\/strong> (llamados quimiosensores y quimiodos\u00edmetros) que son sustancias sint\u00e9ticas capaces de reaccionar ante otro compuesto qu\u00edmico, como un contaminante o una biomol\u00e9cula. Al ocurrir esta reacci\u00f3n, el sensor experimenta un cambio en sus propiedades fisicoqu\u00edmicas. <\/p>\n\n\n\n

Cuando el cambio es una propiedad \u00f3ptica como la emisi\u00f3n de luz, se dice que un sensor molecular es fotoluminiscente<\/strong>. <\/p>\n\n\n\n

En la literatura cient\u00edfica se han reportado sensores fotoluminiscentes<\/strong> que contienen iones met\u00e1licos \u2014como zinc, cobre, aluminio, paladio, platino, iridio y rutenio\u2014 que reaccionan con un componente determinado.<\/p>\n\n\n\n

En nuestras investigaciones para detectar amino\u00e1cidos<\/a>, iones<\/a> y pesticidas<\/a>, trabajamos con sensores fotoluminiscentes derivados de iones de rutenio<\/strong> (Ru2+<\/sup>, Ru3+<\/sup>) que identifican peque\u00f1as cantidades de compuestos que son clave para la industria alimenticia, el medio ambiente y para diagnosticar enfermedades.<\/p>\n\n\n\n

Sensores de rutenio: c\u00f3mo funcionan<\/h2>\n\n\n\n

Los sensores fotoluminiscentes de Ru2+ <\/sup>y Ru3+<\/sup> presentan intensas bandas de absorci\u00f3n y emisi\u00f3n de luz visible, son muy hidroestables y fotoestables, lo que los convierte en buenos candidatos para detectar sustancias en agua<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Por ejemplo, hemos encontrado que el quimiosensor I<\/strong>, un compuesto de Ru\u00b3\u207a soluble en agua a pH neutro, emite luz azul (fotoluminiscencia) en condiciones normales. Sin embargo, cuando detecta el insecticida parati\u00f3n<\/strong><\/a>, su emisi\u00f3n azul se apaga casi por completo.<\/p>\n\n\n\n

Detectar este contaminante es crucial, ya que es extremadamente t\u00f3xico para humanos, peces y anfibios<\/strong>, incluso en concentraciones muy bajas. As\u00ed, si se sospecha que una muestra de agua est\u00e1 contaminada con este plaguicida, al a\u00f1adir el sensor de rutenio, en lugar de brillar con un azul intenso, el sensor se apagar\u00e1<\/strong>, indicando la presencia del contaminante.<\/p>\n\n\n\n

Asimismo, en nuestro trabajo hemos observado que el quimiosensor II<\/strong>, que contiene un ion de Ru\u00b2\u207a y emite luz azul, detecta bisulfato y acetato<\/strong><\/a>, iones cuya presencia o concentraci\u00f3n es relevante en procesos bioqu\u00edmicos e industriales. Su detecci\u00f3n se realiza mediante un mecanismo fotoluminiscente Off-On<\/strong>, lo que significa que la intensidad de luz del sensor aumenta cuando identifica estas sustancias.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Finalmente, tambi\u00e9n hemos encontrado que el quimiodos\u00edmetro I<\/strong> detecta selenociste\u00edna<\/strong>, un amino\u00e1cido asociado con enfermedades como c\u00e1ncer o diabetes<\/strong>, por lo que su monitoreo ayuda a diagnosticar des\u00f3rdenes metab\u00f3licos<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

A trav\u00e9s de un ion de Ru2+<\/sup> unido a un colorante fotoluminiscente que emite luz verde, este sensor reacciona generando un verde m\u00e1s intenso<\/strong> cuando detecta el amino\u00e1cido.<\/p>\n\n\n\n

\r\n \r\n \"\"\r\n <\/picture>
Mecanismos de detecci\u00f3n propuestos para algunos quimiosensores y quimiodos\u00edmetros fotoluminiscentes derivados de iones de rutenio (II\/III) reportados en la literatura cient\u00edfica:<\/strong>
A)<\/strong> Quimiosensor I<\/strong>: tipo On-Off, dise\u00f1ado para detectar parati\u00f3n<\/strong>, un insecticida altamente t\u00f3xico.
B)<\/strong> Quimiosensor II<\/strong>: tipo Off-On, capaz de detectar de manera secuencial bisulfato<\/strong> y acetato<\/strong>, aniones relevantes en bioqu\u00edmica, industria farmac\u00e9utica e industria alimentaria.
C)<\/strong> Quimiodos\u00edmetro I<\/strong>: tipo Off-On, utilizado para detectar selenociste\u00edna<\/strong>, un marcador biol\u00f3gico importante en el diagn\u00f3stico de enfermedades como c\u00e1ncer y diabetes.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Futuro de los sensores moleculares<\/h2>\n\n\n\n

Estas herramientas de detecci\u00f3n molecular son fundamentales en la vida moderna, por lo que es necesario desarrollar nuevos sensores<\/strong> para identificar sustancias peligrosas para la salud humana y para el medio ambiente.<\/p>\n\n\n\n

En el futuro, tambi\u00e9n se ocupar\u00e1 este tipo de tecnolog\u00eda para rastrear contaminantes emergentes en los suministros de aire y agua, como podr\u00eda ocurrir con los restos de nuevos f\u00e1rmacos, plaguicidas y agroqu\u00edmicos… o incluso para detectar marcadores biol\u00f3gicos capaces de provocar nuevas enfermedades. <\/p>\n\n\n\n

\r\n \r\n \"\"\r\n <\/picture>
Existen dos tipos de sensores moleculares: quimiosensores y quimiodos\u00edmetros. La diferencia entre ambos radica en que los primeros se asocian a la nueva sustancia de forma reversible, en tanto que los segundos se unen a la nueva sustancia de forma irreversible<\/strong>. Ambos producen una se\u00f1al de emisi\u00f3n de luz cuando reaccionan con una determinada sustancia. En algunos casos, la emisi\u00f3n de luz suele ser m\u00e1s intensa. Cuando esto ocurre, se dice que el sistema es \u201cOff-On\u201d (encendido). En cambio, cuando el sistema es \u201cOn-Off\u201d (apagado), la intensidad de la emisi\u00f3n de luz disminuye o incluso se extingue por completo. Tienen la posibilidad de indicar un cambio de color en la emisi\u00f3n de luz cuando detectan una sustancia espec\u00edfica.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

-.<\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/strong><\/h5>\n\n\n\n
    \n
  1. Fukuhara, G. Analytical Supramolecular Chemistry: Colorimetric and Fluorimetric Chemosensors<\/a>. Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews<\/em> 2020, 42<\/em>, 100340.<\/li>\n\n\n\n
  2. Yahya, M.; Yaman, M.; Sefero\u011flu, Z. Optical Chemosensors: Principles, Chemistry, Strategies, and Applications. In Fluorescence Imaging – Recent Advances and Applications<\/em><\/a>; IntechOpen, 2023. <\/li>\n\n\n\n
  3. Khan, J. Synthesis and Applications of Fluorescent Chemosensors: A Review<\/a>. J Fluoresc<\/em> 2023. <\/li>\n\n\n\n
  4. Wu, D.; Sedgwick, A. C.; Gunnlaugsson, T.; Akkaya, E. U.; Yoon, J.; James, T. D. Fluorescent Chemosensors: The Past, Present and Future<\/a>. Chem Soc Rev<\/em> 2017, 46<\/em> (23), 7105\u20137123. <\/li>\n\n\n\n
  5. Kr\u00e4mer, J.; Kang, R.; Grimm, L. M.; De Cola, L.; Picchetti, P.; Biedermann, F. Molecular Probes, Chemosensors, and Nanosensors for Optical Detection of Biorelevant Molecules and Ions in Aqueous Media and Biofluids<\/a>. Chem Rev<\/em> 2022, 122<\/em> (3), 3459\u20133636.<\/li>\n\n\n\n
  6. Yan, K.-C.; Steinbrueck, A.; Sedgwick, A. C.; James, T. D. Fluorescent Chemosensors for Ion and Molecule Recognition: The Next Chapter<\/a>. Frontiers in Sensors<\/em> 2021, 2<\/em>. <\/li>\n\n\n\n
  7. Kaur, K.; Saini, R.; Kumar, A.; Luxami, V.; Kaur, N.; Singh, P.; Kumar, S. Chemodosimeters: An Approach for Detection and Estimation of Biologically and Medically Relevant Metal Ions, Anions and Thiols.<\/a> Coord Chem Rev<\/em> 2012, 256<\/em> (17\u201318), 1992\u20132028. <\/li>\n\n\n\n
  8. Lee, M. H.; Kim, J. S.; Sessler, J. L. Small Molecule-Based Ratiometric Fluorescence Probes for Cations, Anions, and Biomolecules<\/a>. Chem Soc Rev<\/em> 2015, 44<\/em> (13), 4185\u20134191. <\/li>\n\n\n\n
  9. Park, S.-H.; Kwon, N.; Lee, J.-H.; Yoon, J.; Shin, I. Synthetic Ratiometric Fluorescent Probes for Detection of Ions<\/a>. Chem Soc Rev<\/em> 2020, 49<\/em> (1), 143\u2013179. <\/li>\n\n\n\n
  10. Kim, S. K.; Lee, D. H.; Hong, J.-I.; Yoon, J. Chemosensors for Pyrophosphate<\/a>. Acc Chem Res<\/em> 2009, 42<\/em> (1), 23\u201331. <\/li>\n\n\n\n
  11. Yam, V. W.-W.; Wong, K. M.-C. Luminescent Metal Complexes of D6, D8 and D10 Transition Metal Centres<\/a>. Chemical Communications<\/em> 2011, 47<\/em> (42), 11579. <\/li>\n\n\n\n
  12. Lo, K. K.-W.; Choi, A. W.-T.; Law, W. H.-T. Applications of Luminescent Inorganic and Organometallic Transition Metal Complexes as Biomolecular and Cellular Probes<\/a>. Dalton Transactions<\/em> 2012, 41<\/em> (20), 6021.<\/li>\n\n\n\n
  13. Chang, K.-C.; Sun, S.-S.; Odago, M. O.; Lees, A. J. Anion Recognition and Sensing by Transition-Metal Complexes with Polarized N H Recognition Motifs<\/a>. Coord Chem Rev<\/em> 2015, 284<\/em>, 111\u2013123.<\/li>\n\n\n\n
  14. Wu, M.; Zhang, Z.; Yong, J.; Schenk, P. M.; Tian, D.; Xu, Z. P.; Zhang, R. Determination and Imaging of Small Biomolecules and Ions Using Ruthenium(II) Complex-Based Chemosensors<\/a>. Top Curr Chem<\/em> 2022, 380<\/em> (5), 29. <\/li>\n\n\n\n
  15. Poynton, F. E.; Bright, S. A.; Blasco, S.; Williams, D. C.; Kelly, J. M.; Gunnlaugsson, T. The Development of Ruthenium( <scp>ii<\/Scp> ) Polypyridyl Complexes and Conjugates for in Vitro<\/em> Cellular and in Vivo<\/em> Applications<\/a>. Chem Soc Rev<\/em> 2017, 46<\/em> (24), 7706\u20137756. <\/li>\n\n\n\n
  16. Bazany-Rodr\u00edguez, I. J.; G\u00f3mez-Vidales, V.; Bautista-Renedo, J. M.; Gonz\u00e1lez-Rivas, N.; Dorazco-Gonz\u00e1lez, A.; Thangarasu, P.<\/strong> Selective Chemosensing of Organophosphorus Pesticide Ethyl Parathion Explored by a Luminescent Ru(III)-Salophen Complex in Water.<\/a> Dyes and Pigments<\/em> 2023, 210<\/em>, 110916. <\/li>\n\n\n\n
  17. Bazany\u2010Rodr\u00edguez, Iv\u00e1n. J.; Garc\u00eda\u2010Rojas, L. M.; Guadalupe Hern\u00e1ndez, J.; Thangarasu, P. <\/strong>Sequential Recognition of Bisulfate and Acetate by a Ruthenium(II) Complex: Experimental and Theoretical Studies.<\/a> ChemPhotoChem<\/em> 2024, 8<\/em> (1).<\/li>\n\n\n\n
  18. Bazany-Rodr\u00edguez, I. J.; Thangarasu, P.; Almada-Leyva, M. L.; Hern\u00e1ndez, J. G.; Mart\u00ednez-Otero, D.; Salom\u00f3n-Flores, M. K.; Dorazco-Gonz\u00e1lez, A.<\/strong> <\/strong>New Fluorescent Chemodosimetric Mechanism for Selective Recognition of Selenocysteine by Dansyl-Appended Ruthenium Nitrosyl Complexes<\/a>. Inorg Chem<\/em> 2025, 64<\/em> (8), 3989\u20134004. <\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    .<\/p>\n\n\n\n

    Autores<\/strong><\/h5>\n\n\n\n

    Iv\u00e1n J. Bazany-Rodr\u00edguez. <\/strong>Investigador posdoctoral en la Facultad de Qu\u00edmica de la UNAM y profesor en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Doctor en Ciencias Qu\u00edmicas, se especializa en el dise\u00f1o y fabricaci\u00f3n de receptores artificiales \u00f3pticos, con aplicaciones en quimiodetecci\u00f3n fotoluminiscente de contaminantes org\u00e1nicos, iones t\u00f3xicos y marcadores biol\u00f3gicos relevantes en enfermedades como c\u00e1ncer y diabetes.<\/p>\n\n\n\n

    Jessica M. Muro-Hidalgo.<\/strong> Ingeniera Qu\u00edmica con Maestr\u00eda en Ingenier\u00eda Ambiental, UNAM. Ha desarrollado nanosensores fotoluminiscentes para quimiodetecci\u00f3n de iones met\u00e1licos t\u00f3xicos y aminas biog\u00e9nicas como la histamina, a trav\u00e9s de puntos cu\u00e1nticos de carbono derivados de residuos como el PET. Actualmente realiza el Doctorado en Ingenier\u00eda Ambiental (UNAM), su l\u00ednea de investigaci\u00f3n es nanomateriales compuestos de \u00f3xidos met\u00e1licos mejorados y puntos cu\u00e1nticos de carbono para la detecci\u00f3n y adsorci\u00f3n de di\u00f3xido de carbono. <\/p>\n\n\n\n

    Axel Macias-Garcia.<\/strong> Ingeniero Ambiental egresado del Tecnol\u00f3gico Nacional de M\u00e9xico con Maestr\u00eda en Ingenier\u00eda Ambiental, UNAM. Ha desarrollado proyectos de electrocoagulaci\u00f3n para la remoci\u00f3n de ars\u00e9nico en el Instituto Mexicano de Tecnolog\u00eda del Agua, remoci\u00f3n de fenol mediante procesos Fenton en el CIDETEQ y detecci\u00f3n electroqu\u00edmica de plaguicidas empleando electrodos nanoestructurados en la Facultad de Qu\u00edmica (UNAM). Actualmente, realiza el Doctorado en Ingenier\u00eda Ambiental; su proyecto est\u00e1 enfocado en la elaboraci\u00f3n de nanomateriales para la detecci\u00f3n electroqu\u00edmica de mol\u00e9culas de inter\u00e9s ambiental y m\u00e9dico.  <\/p>\n\n\n\n

    J. Guadalupe Hern\u00e1ndez-Hern\u00e1ndez.  <\/strong>T\u00e9cnico acad\u00e9mico y profesor en la Facultad de Estudios Superiores \u201cArag\u00f3n\u201d de la UNAM. Doctor en Ingenier\u00eda Qu\u00edmica, con l\u00edneas de investigaci\u00f3n en qu\u00edmica inorg\u00e1nica, qu\u00edmica computacional, fotocat\u00e1lisis y electroqu\u00edmica.<\/p>\n\n\n\n

    Carlos Alberto Huerta-Aguilar.<\/strong> Profesor en el Tecnol\u00f3gico de Monterrey. Doctor en Ingenier\u00eda Ambiental, se especializa en cat\u00e1lisis impulsada por luz solar, valorizaci\u00f3n de residuos y qu\u00edmica circular. Ha realizado estancias posdoctorales en Stanford y Texas A&M, y colidera proyectos internacionales sobre hidr\u00f3geno, biog\u00e1s y agrovoltaica. Tambi\u00e9n ha contruibuido con TecScience como divulgador de la ciencia<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

    Pandiyan Thangarasu.<\/strong> Investigador titular y profesor en la Facultad de Qu\u00edmica de la UNAM. Doctor en Qu\u00edmica. Sus l\u00edneas de investigaci\u00f3n se enfocan en qu\u00edmica de coordinaci\u00f3n, sistemas catal\u00edticos y estrategias verdes de remediaci\u00f3n. Es reconocido por su trabajo en complejos metal-org\u00e1nicos y tecnolog\u00edas avanzadas de oxidaci\u00f3n, con colaboraciones en Am\u00e9rica Latina y Asia. Tambi\u00e9n ha contribuido con TecScience como autor de art\u00edculos de divulgaci\u00f3n. <\/a><\/p>\n\n\n\n

    <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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