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Detección de grafeno en vacunas COVID19 por espectroscopía Micro-RAMAN

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Abstract

El objetivo del siguiente trabajo ha sido realizar un muestreo de señales espectrales de vibración RAMAN que, asociadas a imágenes de microscopia óptica acoplada a los espectros, permita determinar la presencia de derivados de grafeno en muestras de vacunas COVID19 comercializadas bajo cuatro marcas diferentes. Se han analizado más de 110 objetos visibles al microscopio óptico con apariencia compatible con estructuras de grafeno, de los cuales se seleccionado para el presente informe un total de 28 objetos por su compatibilidad con la presencia de grafeno o derivados en las muestras, tiendo en cuenta la correspondencia entre sus imágenes y señales espectrales con los obtenidos de una muestra patrón y de la literatura científica. De estos 28 objetos, en 8 de ellos la identidad del material con oxido de grafeno es concluyente por la elevada correlación espectral con el patrón. Los restantes 21 objetos presentan una compatibilidad muy elevada con estructuras de grafeno, teniendo en cuenta conjuntamente tanto sus espectros como su imagen óptica. La investigación continúa abierta y se pone a disposición de la comunidad científica para su discusión y replicación y optimización.
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DETECCIÓN DE GRAFENO EN VACUNAS COVID19
POR ESPECTROSCOPÍA MICRO-RAMAN
*
INFORME TÉCNICO
Almería, España, 2 de noviembre de 2021
Prof. Dr. Pablo Campra Madrid
PROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD
Doctor en Ciencias Químicas
Licenciado en Ciencias Biológicas
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RESUMEN
El objetivo del siguiente trabajo ha sido realizar un muestreo de señales espectrales de
vibración RAMAN que, asociadas a imágenes de microscopia óptica acoplada a los
espectros, permita determinar la presencia de derivados de grafeno en muestras de
vacunas COVID19 comercializadas bajo cuatro marcas diferentes.
Se han analizado más de 110 objetos visibles al microscopio óptico con apariencia
compatible con estructuras de grafeno, de los cuales se seleccionado para el presente
informe un total de 28 objetos por su compatibilidad con la presencia de grafeno o
derivados en las muestras, tiendo en cuenta la correspondencia entre sus imágenes y
señales espectrales con los obtenidos de una muestra patrón y de la literatura científica.
De estos 28 objetos, en 8 de ellos la identidad del material con oxido de grafeno es
concluyente por la elevada correlación espectral con el patrón.
Los restantes 20 objetos presentan una compatibilidad muy elevada con estructuras de
grafeno, teniendo en cuenta conjuntamente tanto sus espectros como su imagen
óptica.
La investigación continúa abierta y se pone a disposición de la comunidad científica para
su discusión y replicación y optimización.
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DESCARGO DE RESPONSABILIDAD
La presente investigación ha sido realizada exclusivamente por el Dr. Pablo Campra, sin
ningún tipo de retribución por parte de entidad privada o pública alguna, ni implicación
o conformidad a sus resultados y conclusiones por parte de la institución donde está
afiliado.
La caracterización de los objetos relacionados corresponde en exclusiva a las muestras
analizadas. No es posible sin un muestreo significativo conocer si estos resultados son
generalizables a otras muestras de similares marcas comerciales.
El Dr. Pablo Campra sólo se responsabiliza de las afirmaciones redactadas en este
archivo firmado electrónicamente, no siendo responsable de las opiniones o
conclusiones que del mismo pudieran extraerse en su divulgación en medios y redes
sociales no expresadas en el presente documento, cuya versión original autentificada y
firmada electrónicamente puede consultarse en la plataforma Researchgate:
https://www.researchgate.net/publication/355684360_Deteccion_de_grafeno_en_va
cunas_COVID19_por_espectroscopia_Micro-RAMAN
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1. METODOLOGÍA ANALÍTICA
1.1. Fundamento de la técnica micro-Raman
Debido a las características de la muestra y en particular a la dispersión de objetos con
apariencia grafénica de tamaño micrométrico en una matriz compleja de composición
indeterminada, la aplicación directa de métodos espectroscópicos no permite
caracterizar los objetos problema sin una previa localización o fraccionamiento de la
muestra original. Por ello se seleccionó la microscopía acoplada a espectroscopía
RAMAN (micro-RAMAN) como técnica eficaz para una prospección exhaustiva de los
objetos micrométricos visibles al microscopio óptico.
La espectroscopia de infrarrojo RAMAN es una técnica rápida, no destructiva, que
permite la verificación de la estructura del material mediante la identificación de modos
vibracionales y fonones generados tras la excitación con láser monocromático,
generando dispersión inelástica que se manifiesta en picos de emisión infrarroja
característicos de la estructura reticular del grafeno y derivados. La microscopía óptica
acoplada permite enfocar el láser de excitación a objetos concretos y puntos localizados
en los objetos y reforzar el grado de confianza en la identificación de la naturaleza del
material, y complementariamente obtener información de grosor, defectos,
conductividad térmica y geometría de borde de las mallas cristalinas de grafeno.
Modos vibracionales RAMAN de grupos funcionales frecuentes
O-P-O 813 cm-1
C-C 800 (600-1300) cm-1
C-O-C 800-970 cm-1 Raman media
C-(NO2) 1340-1380 cm-1 Raman fuerte; 1530-1590 cm-1 (asimétrica) Raman medio
C=C vibraciones en anillos aromáticos (ej Grafeno, grafito) (Otto, 1984)
1580-1600 cm-1 : Señal Raman fuerte
1450, 1500 cm-1 : señal Raman media
-CH2- 1465 cm-1 doblamiento en plano H-C-H (scissoring)
C=N 1610-1680 cm-1 (bases nitrogenadas)
C=0 carbonilo 1640, 1680-1820 cm-1
C-H 3000 cm-1
O-H 3100-3650 cm-1
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1.2. Equipo para espectroscopía micro-Raman
ESPECTROMETRO LASER RAMAN JASCO NRS-5100
MICROSCOPIO Raman confocal con espectrógrafo, incluye:
-variedad de aumentos y distancias de trabajo de x5 a x100
-hasta 8 láseres que van desde el UV hasta el NIR
-SRI (imagen de resolución espacial) para ver simultáneamente la imagen de muestra y
el punto láser.
-DSF (Filtración espacial dual) que optimiza el enfoque confocal de la imagen producida
por la lente del objetivo para reducir la aberración y mejorar la resolución espacial y
reducir los efectos de la fluorescencia de la matriz.
Los espectros fueron analizados con software SPECTRA MANAGER, versión 2. JASCO
Corporation.
Previamente se calibró el equipo con patrón de silicio a 520 cm-1.
Parámetros de espectroscopía micro-RAMAN aplicados
Data array type Linear data array
Horizontal axis Raman Shift [cm-1]
Vertical axis Int.
Start 1200 cm-1
End 1800 cm-1
Data interval 1 cm-1
Data points 601
[Measurement Information]
Model Name NRS-5100
Exposure 30 sec
Accumulation 3
Center wavenumber 1470.59 cm-1
Z position 27041.5 µm
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Binning Upper 143
Binning Lower 202
Valid Channel 1 - 1024
CCD DV420_OE
Laser wavelength 532.09 nm
Monochromator Single
Grating 1800 l/mm
Slit 100 x 1000 um
Aperture d-4000 um
Notch filter 532.0 nm
Resolution 3.69 cm-1, 0.96 cm-1/pixel
Objective lens MPLFLN 100 x
BS/DM BS 30/70
1/2 plate Not fitted
Polarization Not fitted
Laser power 4.0 mW
Attenuator Open
CCD temperature -60.0 ºC
Shift -3.00 cm-1
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1.3. Espectroscopía micro-Raman de grafito y grafeno
1. BANDAS DE ESTRUCTURA NANOCRISTALINA
-Banda G (~1580-1600 cm-1): Indica una vibración permitida del fonón (vibración
elemental de la red) en el plano del anillo aromático (hibridación sp2), característica de
la estructura cristalina del grafito y grafeno. Presenta un desplazamiento al rojo o red
shift (menor frecuencia en cm-1), así como mayor intensidad con mayor número de
capas. Al contrario, la mayor energía en grafeno dopado se manifiesta como blue shift
(mayor frecuencia en cm-1), a lo largo del rango 1580-1600 cm-1) (Ferrari et al, 2007). En
grafito G se presentan más afilado y estrecho que en grafeno.
-Banda 2D (~2690 cm) (o G’): Indica orden de apilamiento. Depende del número de
capas, no depende del grado de defectos, pero su frecuencia es cercana al doble de la
del pico D. Su posición oscila según el tipo de dopado. La presencia de grafeno monocapa
(SLG) se ha asociado a la presencia de un pico 2D aislado y afilado, aumentando su
anchura con el número de capas (Ni et al., 2008).
- La ratio de I2D/IG es proporcional al número de capas de la malla grafítica
- En grafito G y 2D se presentan más afilados y estrechos que en grafeno.
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2. BANDAS ACTIVADAS POR DEFECTOS en la estructura grafítica.
Se generan por dispersión elástica (misma energía) de transportadores de carga y por
el confinamiento del fonón (anomalía de Kohn en la dispersión del fonón).
En óxidos de grafeno (GO) el desorden procede de la inserción de grupos hydroxilo (-
OH) y epóxido (-O-).
-Banda D (~1340 cm-1). Manifiesta la densidad de defectos en la malla cristalina por
funcionalización, dopaje o anomalías estructurales generan agujeros o nuevos centros
sp3 (C-C). La intensidad de la banda D disminuye con el alineamiento de capas en la
estructura grafítica
-Banda D’ (~1620 cm-1). Sigue un comportamiento de doble resonancia por defectos
en la malla. En ocasiones llega a fundirse con la banda G por blueshift de ésta.
-Banda D+G (~2940 cm-1)
PARÁMETROS QUE INTRODUCEN VARIABILIDAD DE FRECUENCIA (cm-1), INTENSIDAD Y
PERFIL DE LAS BANDAS RAMAN
Estos indicadores de variabilidad no han sido objeto de estudio detallado en el presente
informe, pero deben de tenerse en cuenta para la asignación de bandas a modos vibracionales.
- Grado y tipo de desorden (dopaje, roturas, etc.). El desorden aumenta la anchura
de los picos G, D, y 2D, la disminuir el tiempo de vida del fonón (vibración
molecular)
- La banda G no muestra diferencias de intensidad por desorden, pero sí varía la
relación (ID/IG).
- Compresión y estiramiento de la malla por dopaje. Puede haber blueshifts (>cm)
en todas las bandas (hasta 15 cm −1 en G y 25 cm −1 en 2D) y estrechamientos de
banda (hasta 10 cm −1)
ej “back gates” por dopado con óxidos mediante deposición
- Por doblamiento de lámina también aumenta la banda 2D, sin cambios en G,
pero con blueshifts de entre 4-12 cm −1
- Nivel de apilamiento o número de capas
- Funcionalización (introducción de grupos funcionales) de las mallas genera la
aparición de nuevos picos Raman: 746 cm−1 (CS stretching), 524, 1062, 1102,
1130 cm−1 (skeletal vibrations, CCCC trans y gauche), 1294 (twisting), 1440, 1461
(CH deformation, scissoring), 2848 and 2884 cm−1 (CH stretching).
- En un mismo objeto puede haber variaciones espectrales según el ángulo de
incidencia y las capas afectadas. Los bordes mostraran más desorden que el
núcleo cristalino (Ni et al, 2008)
- Blueshifts dependientes del sustrato de crecimiento del grafeno (ej SiC) (Chen et
al, 2008)
- Intensidad variable de los picos en el mismo objeto según el punto de
focalización del láser, por variabilidad estructural respecto al ángulo de
incidencia respecto a la malla cristalina (Barros et al, 2005)
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1.4. MUESTRAS ANALIZADAS Y OBJETOS CARACTERIZADOS (VER ANEXOS 1 Y 2)
1.5. PROCESAMIENTO DE MUESTRAS
1. Las muestras se obtuvieron a partir de viales sellados de las vacunas mRNA COVID19
reseñadas en el anexo 1. Todos los viales estaban sellados en el momento de su
procesamiento, excepto MOD y JAN, que no presentaban cierre de aluminio.
2. Se extrajeron mediante micro-jeringa diferentes alícuotas por vial de 10 ul cada una y
se depositaron en portaobjetos de microscopia óptica, dejándose secar en campana
aséptica de flujo laminar a temperatura ambiente. Seguidamente se custodiaron en
estuche portaobjetos cerrado y en frio hasta análisis Raman.
3. Se realizaron inspecciones visuales exhaustivas al microscopio óptico (OLIMPUS CX43)
para búsqueda de objetos compatibles con estructuras grafíticas o grafeno. Aumentos
de X100 a x60.
Criterios de selección de objetos:
1. Localización en los restos de la gota o en zona exterior de arrastre por secado
2. Aspecto visual: objetos translucidos bidimensionales o cuerpos opacos
oscuros.
4. Obtención de espectros RAMAN de los objetos seleccionados
5. Procesamiento de los datos espectrales
La relación y claves de los objetos caracterizados en el presente informe se expone en
el anexo 2.
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3. RESULTADOS Y DISCUSION
(Ver imágenes y espectros de los objetos seleccionados en ANEXO 3: RESULTADOS)
La técnica de micro-Raman aplicada ha resultado ser muy efectiva para la
caracterización rápida de un número elevado de objetos microscópicos en la detección
de micro-estructuras de grafeno dispersas en muestras complejas. En comparación con
la espectroscopía macro-Raman directa de dispersiones acuosas, la combinación con la
microscopía tiene la ventaja de poder asociar señales espectrales a objetos visibles al
microscopio óptico, lo que permite focalizar la prospección hacia objetos concretos con
apariencia grafénica, reforzando su caracterización espectroscópica. En este trabajo, la
selección preliminar de objetos se ha centrado en dos tipologías, láminas translúcidas y
objetos carbonáceos opacos, por su semejanza visual con formas similares observables
en patrones sometidos a ultrasonidos o en dispersiones de óxido de grafeno (ver anexo
Resultados). La diferencia entre ambas tipologías no se debe a su composición química,
derivada del grafito, sino tan solo al grado de exfoliación del material grafítico de partida
y al número de capas superpuestas, pudiéndose establecer 10 capas como el límite para
considerar que un material ya es grafito (3D) (Ramos-Fernandez, 2017).
Una vez seleccionados un total de 110 objetos con posible apariencia grafénica,
localizados mayoritariamente en el borde de las gotas de las muestras tras su
deshidratación, el interior o exterior en la zona de arrastre por secado a temperatura
ambiente de la fase acuosa original. Del total de estos objetos, se han seleccionado un
total de 28 objetos por su mayor grado de compatibilidad espectral con materiales
grafénicos reportados en literatura. Las imágenes y espectros RAMAN de estos objetos
se muestran en el anexo 3 de resultados del presente informe. Es de interés notar que
a temperatura ambiente las muestras no llegan a secarse por completo, quedando
siempre un resto gelatinoso, cuyo límite puede observarse en algunas fotografías
mostradas. Se ignora por el momento la composición de dicho medio por no haber sido
objeto del presente estudio, así como la de otras tipologías de objetos de tamaño
micrométrico que pudieron observarse recurrentemente en las muestras a bajo
aumento (40-600X). Los espectros Raman de algunos de estos objetos se obtuvieron,
pero no se presentan en este estudio por no mostrar semejanza visual con grafeno o
grafito.
Una limitación en la obtención de patrones espectrales definidos ha sido la intensidad
de la fluorescencia que emitían muchos objetos observados. En numerosas láminas
translúcidas con apariencia grafénica, no fue posible obtener espectros Raman libres de
ruido por fluorescencia, por lo que la técnica no permitió la obtención de señales
RAMAN especificas con picos bien definidos. Por ello en estos objetos no puede
afirmarme ni descartarse la presencia de estructuras de grafeno. Otra limitación de la
técnica micro-RAMAN es la baja calidad de la imagen óptica del equipo, que impide
detectar con frecuencia láminas semejantes a grafeno de alta transparencia, que
pueden observarse sin embargo en microscopios ópticos con ajuste adecuado del
condensador. Para estos objetos una alternativa sería emplear otras técnicas
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complementarias de microscopía acoplada con espectroscopía, como XPS con buena
óptica o difracción de electrones por TEM.
Teniendo en cuenta estos criterios de selección, se han distribuido en 2 grupos los 28
objetos encontrados con posible identidad grafénica, según el grado de correlación con
el espectro RAMAN del patrón de óxido de grafeno reducido empleado (rGO, TMDICSA).
En el GRUPO 1 se han incluido 8 objetos cuyos patrones espectrales son similares al
espectro del patrón rGO, y por tanto puede afirmarse con certeza la presencia de óxido
de grafeno (nº 1-8). Esta correspondencia espectral puede considerarse inequívoca, y
se caracteriza por 2 picos dominantes en el rango escaneado (entre 1200-1800 cm-1),
picos denominados G (~1584 cm-1 ) y D (~1344 cm-1 ), característicos de óxidos de
grafeno. Esta caracterización por correspondencia espectral entre las señales de las
muestras problema y del patrón rGO viene reforzada por la apariencia microscópica de
estos objetos, todos ellos con apariencia opaca carbonácea similar a la de los objetos
patrón, como puede verse en las fotografías del anexo de Resultados. Por tanto,
podemos afirmar con un elevado nivel de confianza que la identificación de material
grafénico en todas las muestras analizadas del Grupo 1 ES CONCLUYENTE, y con alta
probabilidad se trata de óxidos de grafeno. Estos objetos del grupo 1 presentaron un
tamaño micrométrico en rangos de decenas de micras (mostrado en las fotografías de
algunos de ellos por una línea azul).
En el segundo grupo (GRUPO 2, nº 9-28), se han detectado señales RAMAN compatibles
con la presencia de estructuras de grafeno o grafíticas en 20 objetos, al presentar
máximos vibracionales RAMAN en torno a la banda G (1585-1600 cm-1), compatibles con
el pico G de la estructura cristalina de la malla cristalina de grafito o grafeno. Este modo
vibracional se genera por la vibración permitida del fonón en el plano del anillo
aromático (sp2). Su desplazamiento hacia mayores frecuencias en algunos objetos,
tendiendo hacia 1600 cm-1 (blue shift) puede deberse a muy diversas modificaciones
referidas extensamente en la literatura, como, por ejemplo, número de capas de
grafeno o dopaje con grupos funcionales o metales pesados entre otros (Ferrari et al,
2007). Visualmente los objetos del grupo 2 pueden presentar los dos tipos de
apariencias que se observan en el patrón, tanto como objetos micrométricos opacos con
apariencia carbonácea (nº 9, 11, 16, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 y 28) como láminas
translúcidas con apariencia grafénica (nº 10, 12, 13, 14, 18, 19 y 20).
En los espectros de este grupo 2, los máximos del pico G se acompañan de otros picos
dominantes de asignación no determinada en este trabajo. Un subgrupo (2.1.) está
formado por objetos cuyos espectros presentan los dos 2 picos dominantes situados en
rangos de banda que podrían asignarse a los dos modos vibracionales del óxido de
grafeno, G (rango 1569-1599 cm-1 y D (rango 1342-1376 cm-1) (objetos nº 11, 14, 15, 16,
17, 20, 21, 22, 23, 24, 25 y 26). Considerando conjuntamente las imágenes microscópicas
y las señales RAMAN, la asignación de los espectros de este grupo a estructuras
grafénicas puede hacerse con un elevado nivel de confianza, si bien están por
determinar las modificaciones estructurales de la malla que generan señales espectrales
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que no son idénticas a la del patrón empleado de referencia (rGO), y causan variabilidad
en la frecuencia y perfil de estos picos respecto al estándar utilizado.
Un segundo subgrupo (2.2) de objetos de este Grupo 2 (nº 9, 10, 12, 13, 18, 19, 25, 27,
28) se consideran compatibles con la presencia de estructuras grafénicas por la
presencia de máximos en la banda G, si bien sería necesario el empleo de algoritmos de
análisis espectral más detallado, ya que no se observan con claridad picos que pudieran
asignarse al modo vibracional D, en torno a 1344 cm-1 en el patrón rGO. Ello no es sin
embargo condición sine qua non para la presencia de estructuras de grafeno., por lo que
se han seleccionado estos objetos para el presente informe al mostrar máximos
vibracionales compatibles en el entorno de la banda G (rango 1569-1600 cm-1). Existe
aún un debate abierto sobre la interpretación de esta banda D y su localización y perfil
variable (Ferrari y Robertson, 2004). Como se expuso en la introducción metodológica,
la intensidad del pico D, en general citado en torno de 1355 cm-1, así como la relación
de intensidad con el pico G (ID /IG) es indicativa del grado de desorden en la malla
grafénica, introducido por diferentes agentes como dopado, introducción de muy
diversos grupos funcionales o roturas en la continuidad de la malla. En materiales
grafíticos ordenados este pico está ausente. En algunos espectros de este subgrupo 2.2.
aparecen otros picos con mayores frecuencias (blueshift), cuya asignación al modo
vibracional D es posible, aunque esta asignación está aún por determinar mediante el
procesamiento con algoritmos de análisis que excede el ámbito del presente trabajo.
Por tanto, de momento para estos espectros sólo podemos afirmar que la ausencia o el
desplazamiento (shift) del pico D respecto a la localización del patrón rGO precisa aun
de una interpretación estructural según los modelos disponibles. Según la literatura,
tanto las variaciones en el shift de los picos G y D, como su anchura e intensidad variable,
así como la presencia de otros picos presentes en estos espectros podrían deberse a las
diversas modificaciones aún por determinar que pueden encontrarse en estos
materiales grafénicos, incluyendo grado de desorden, oxidación, dopaje,
funcionalización y roturas estructurales. Estas modificaciones exceden el ámbito de
estudio del presente informe.
Complementariamente al rango 1200-1800 cm-1, para algunos objetos se amplió el
espectro hasta 2800 cm-1 (nº 3, 8 y 11), se detectándose en algunos objetos de este
grupo un pico 2D de baja intensidad y amplitud de frecuencia, estando ausente en otros
objetos escaneados (datos no mostrados). Sin embargo, tanto en el patrón rGO como
en muestreos aleatorios de objetos con máximos de pico G la intensidad de este pico ha
resultado siempre muy reducida en comparación con los picos G y D de los espectros,
asociados a vibraciones de los carbonos sp2 de los anillos aromáticos. Ello puede deberse
a que, en óxidos de grafeno, la intensidad relativa del pico 2D (~2700 cm-1) respecto a
los picos G y D aparece muy disminuida. Por ello en este estudio de prospección se ha
prescindido en general de analizar el pico 2D por razones de mayor eficacia y empleo de
recursos en el escaneo del mayor número posible de objetos en tiempo limitado. En
futuros trabajos sería de interés su examen en todos los objetos, estimando con ello la
ratio de intensidades I2D/2G en aquellos objetos donde se manifieste mínimamente este
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modo vibracional, lo que permite hacer estimaciones sobre el número de capas de la
estructura.
Los objetos mostrados en este estudio representan una porción minoritaria respecto al
del total de objetos micrométricos visibles a bajo aumento en microscopía óptica de
campo claro (100X). Estos objetos fueron escaneados y no se presentan en este estudio
por no manifestar espectros compatibles con grafeno al carecer del pico G. Es de gran
interés destacar que la mayoría de estos objetos, o quizás por solapamiento de señal
con el medio hidrogel donde se encuentran embebidos algunos de ellos, presentan
máximos RAMAN en la banda de 1439-1457 cm-1. Igualmente, entre los objetos del
grupo 2.2, es frecuente la aparición de un pico prominente en dicha banda, en torno a
1450 cm-1, en combinación con los picos G y D (nº 11, 12, 14, 15, 16, 17, 20, 21, 23, 24,
25, 26 y 28). La asignación de esta banda en torno de 1450 cm-1 está pendiente de
realizar, por no corresponder con picos frecuentes en grafeno, pero consideramos es
de gran importancia para el conocimiento de la composición de las muestras por su
frecuente aparición. Como hipótesis de trabajo, esta banda suele asignarse a los grupos
orgánicos metileno CH2- por doblado del par de hidrógenos- (scissoring o vending). Sin
embargo, también se refiere como una banda de intensidad moderada asociable a los
anillos aromáticos, por lo que podría asociarse asimismo a grafeno (Ferrari y Robertson,
2004). Otra posible asignación de esta banda sería la de un modo vibracional
superpuesto de algún compuesto diferente al grafeno, con mayor probabilidad, o
incluso del medio hidrogel remanente tras el secado. Recordemos que en todas las
muestras tras la deshidratación a temperatura ambiente siempre queda un remanente
viscoso. Este remanente pudiera en muchos casos estar manifestando vibraciones
RAMAN solapadas con los objetos que permanecen embebidos en él, no así en los que
aparecen fuera del gel en los límites de la zona de arrastre por secado. En este sentido,
es posible que este modo vibracional del medio aparezca solapado con los picos G y D
del grafeno los espectros del subgrupo 2.1. Está fuera del ámbito de este trabajo la
caracterización de este medio, así como de todos los componentes de la muestra. No
obstante, existen algunas sustancias capaces de formar esta matriz hidrogel cuyas
señales RAMAN muestran modos vibracionales prominentes en torno de esta banda,
como por ejemplo alcohol polivinílico (PVA), metilacrilamida, o el polímero PQT-12 (Mik
Andersen, https://corona2inspect.blogspot.com/ pers. comm). Se da el caso además de
que algunas de estas sustancias se han combinado con grafeno en diseños
experimentales que pueden consultarse en la literatura científica, por ejemplo sinapsis
artificiales para el PQT-12 (Chen and Huang, 2020), gelatinas para regeneración
neuronal combinando metilacrilamida con grafeno (Zhu et al, 2016) o fibras de
electrospun de PVA/GO (Tan et al, 2016). Por el momento todas estas hipótesis sobre
la asignación de este pico en el entorno de 1450 cm-1 siguen abiertas.
En conclusión, de un total de 110 objetos escaneados se han hallado señales
inequívocas de la presencia de óxido de grafeno en 8 objetos, y señales compatibles
con la presencia de estructuras grafíticas o de grafeno en otros 20 objetos. El resto de
objetos no ha mostrado señales compatibles con grafeno, con espectros en ocasiones
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dominados por exceso de ruido causado por excesiva intensidad de fluorescencia, por
lo que no podemos definir su asignación por el momento.
Como continuación de esta línea de trabajo, y si bien nuestro análisis micro-RAMAN ha
mostrado señales concluyentes de la presencia de objetos con estructura grafénica, para
consolidar la certeza en la identificación y profundizar en la caracterización estructural
sería conveniente la realización de análisis complementarios mediante técnicas
acopladas de microscopía y espectroscopía como la espectroscopia XPS, o difracción
TEM.
Para la presente investigación se han obtenido la mayoría de las muestras a partir de
viales sellados. Asimismo, durante la extracción de las muestras y su traslado a
portaobjetos para la microscopia Raman, se trabajó en condiciones de asepsia bajo
campana de flujo laminar. No obstante, la posibilidad de procesos de contaminación de
las muestras durante su fabricación, distribución y procesamiento, así como la
generalización de estos hallazgos a muestras comparables, deben valorarse mediante
muestreos rutinarios y más amplios de lotes similares de estos productos.
Si bien los resultados de este muestreo son concluyentes en cuanto a la presencia de
estructuras grafénicas en las muestras analizadas, esta investigación se considera
abierta para su continuación y se pone a disposición de la comunidad científica para su
replicación y optimización, considerando necesaria su continuación con un estudio
espectral más detallado y exhaustivo, basado en un muestreo estadísticamente
significativo de viales similares, y la aplicación de técnicas complementarias que
permitan confirmar, rebatir, matizar o generalizar las conclusiones de este informe. Las
muestras analizadas están adecuadamente custodiadas y a disposición de futuras
colaboraciones científicas.
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CONCLUSIONES
Se ha realizado un muestreo aleatorio de viales de vacunas COVID19 mediante técnica
acoplada micro-RAMAN para caracterizar objetos microscópicos con apariencia
grafénica mediante señales espectroscópicas características de la estructura molecular.
La técnica micro-RAMAN permite reforzar el nivel de confianza en la identificación del
material mediante el acoplamiento de imágenes y análisis espectral como evidencias
observacionales que deben considerarse conjuntamente.
Se han detectado objetos cuyas señales RAMAN por similitud con el patrón
inequívocamente corresponden con OXIDO DE GRAFENO REDUCIDO.
Otro grupo de objetos presentan señales espectrales variables compatibles con
derivados de grafeno, por la presencia mayoritaria de señales RAMAN específicas
(banda G) asignado a la estructura aromática de dicho material, en conjunción con su
apariencia visible.
La investigación sigue abierta para su continuación, contraste y replicación. Ulteriores
análisis con la técnica descrita u otras complementarias basadas en muestreos
significativos permitirían evaluar con significación estadística adecuada el nivel de
presencia de materiales grafénicos en estos fármacos, así como su caracterización
química y estructural detallada.
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ANEXO 1
VACUNAS COVID19 ARNm objeto de análisis micro-RAMAN
PFIZER 1 (RD1). Lote EY3014. Sellada
PFIZER 2 (WBR). Lote Nº FD8271. Sellada
PFIZER 3 (ROS). Lote Nº F69428. Sellada
PFIZER 4 (ARM). Lote Nº FE4721. Sellada
ASTRAZENECA (AZ MIT). Lote Nº ABW0411. Sellada
MODERNA (MOD). Lote Nº 3002183. No sellada
JANSSEN (JAN). Lote Nº No disponible. No sellada.
MUESTRAS PATRÓN DE GRAFENO
Patrón de oxido de grafeno reducido (rGO) (TMSigma Aldrich. Ref 805424)
Patrón de suspensión de OXIDO DE GRAFENO (TMThe Graphene Box)
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ANEXO 2
OBJETOS CARACTERIZADOS COMPATIBLES CON ESTRUCTURAS DE GRAFENO
GRUPO 1
1 PFIZER 2 WBR UP GO2
2 PFIZER 3 Ros 2hy GO1
3 PFIZER 3 Ros 2hy GO1b
4 PFIZER 3 Ros 2hy b GO2
5 AZ MIT UP CARB1
6 AZ MIT UP CARB4
7 AZ MIT DOWN CARB2
8 MOD grumo1
GRUPO 2
9 PFIZER 2 WBR GO1
10 PFIZER 2 WBR GO6a
11 PFIZER 2 WBR 2 GO7
12 PFIZER 2 WBR UP GO1
13 PFIZER 2 WBR UP GO3b
14 PFIZER 2 WBR UP GO4
15 PFIZER 2 WBR DOWN GO2
16 PFIZER 2 WBR DOWN GO3
17 PFIZER 2 WBR DOWN GO5
18 PFIZER 3 ROS OBJ 1
19 PFIZER 3 ROS 2 OBJ 1
20 PFIZER 3 ROS 2 OBJ 2
21 PFIZER 4 Pdown grumo1
22 PFIZER 4 Pdown grumo2
23 PFIZER 4 Pdown grumo3
24 ASTRAZENECA AZ MIT UP CARB5
25 ASTRAZENECA AZ MIT UP CARB6
26 JANSSEN JAN GO1
27 JANSSEN JAN GO3
28 JANSSEN JAN GO4
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ANEXO 3. RESULTADOS
Este anexo puede consultarse en el link
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cunas_COVID19_por_espectroscopia_Micro-RAMAN
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INFORME TÉCNICO
ANEXO 3. RESULTADOS
Almería, España 2 de Noviembre 2021
Prof. Dr. Pablo Campra Madrid
PROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD
Doctor en Ciencias Químicas
Licenciado en Ciencias Biológicas
Detección de grafeno en vacunas COVID19
por espectroscopía micro-RAMAN
1
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VIALES ANALIZADOS por microRAMAN
VACUNAS COVID19 ARNm
PFIZER 1 (RD1). Lote EY3014. Sellada
PFIZER 2 (WBR). Lote FD8271. Sellada
PFIZER 3 (ROS). Lote F69428. Sellada
PFIZER 4 (ARM). Lote FE4721. Sellada
ASTRAZENECA (AZ MIT). Lote ABW0411. Sellada
MODERNA (MOD). Lote 3002183. No sellada
JANSSEN (JAN). Lote No disponible. No sellada.
MUESTRAS PATRÓN DE GRAFENO
Patrón de oxido de grafeno reducido (rGO) (TMSigma Aldrich. Ref 805424)
Patrón de suspensión de OXIDO DE GRAFENO (TMThe Graphene Box)
2
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Espectro RAMAN del patrón de referencia
OXIDO DE GRAFENO reducido (DICSATM)
D
G
2D
- En el patrón rGO el equipo registra la presencia de 3 picos
característicos:
- Banda G a 1584 cm-1
- Banda D a 1344 cm-1
- Banda 2D a 2691 cm-1
- En óxidos de grafeno la intensidad de 2D es normalmente
pequeña respecto a G y D.
- Grado de desorden: ID/IG= 346/309 = 1,12
- Nivel de apilamiento: I2D/IG= 219/309 = 0,70
- Previamente se calibró el equipo con patrón de silicio a 520
cm-1 ID/IG= 1,12
3
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2.1. GRUPO 1
OBJETOS CON SEÑAL RAMAN SIMILAR
AL PATRÓN DE OXIDO DE GRAFENO
REDUCIDO
4
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
OBJETOS ANALIZADOS
GRUPO 1
1. PFIZER 2 WBR UP GO2
2. PFIZER 3 ROS 2hy GO1b
3. PFIZER 3 ROS 2hy b GO2
4. PFIZER 3 ROS2 HY GO1
5. AZ MIT UP CARB 1
6. AZ MIT UP CARB4
7. AZ MIT DOWN CARB2
8. MOD grumo1
5
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
1. PFIZER 2
WBR UP GO2
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
1. PFIZER 2
WBR UP GO2
ID/IG= 1,18
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
2. PFIZER 3
ROS 2 HY GO1
8
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
2. PFIZER 3
ROS 2 HY GO1
9
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
2. PFIZER 3
ROS2 HY GO1
ID/IG= 1,22
10
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 10/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
3. PFIZER 3
Ros 2hy GO1b
11
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 11/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
3. PFIZER 3
Ros 2hy GO1b
12
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 12/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
3. PFIZER 3
Ros 2hy GO1b
ID/IG= 1,22
13
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
4. PFIZER 3
Ros 2hy b GO2
14
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
4. PFIZER 3
Ros 2hy b GO2
15
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
4. PFIZER 3
Ros 2hy b GO2
ID/IG= 1,03
16
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
5. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB1
17
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
5. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB1
ID/IG= 1,07
18
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
6. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB4
19
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
6. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB4
ID/IG= 1,14
20
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
7. ASTRAZENECA
AZ MIT DOWN 2 CARB2
21
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
7. ASTRAZENECA
AZ MIT DOWN CARB2
22
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 22/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
8. MODERNA
MOD grumo1
23
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 23/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
8. MODERNA
MOD grumo1
ID/IG= 1,11
24
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
2.2. GRUPO 2:
OBJETOS CON SEÑALES COMPATIBLES
CON ESTRUCTURAS DE GRAFITO,
GRAFENO Y DERIVADOS
25
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
OBJETOS ANALIZADOS
GRUPO 2
9 PFIZER 2 WBR GO1
10 PFIZER 2 WBR GO6a
11 PFIZER 2 WBR 2 GO7
12 PFIZER 2 WBR UP GO1
13 PFIZER 2 WBR UP GO3b
14 PFIZER 2 WBR UP GO4
15 PFIZER 2 WBR DOWN GO2
16 PFIZER 2 WBR DOWN GO3
17 PFIZER 2 WBR DOWN GO5
18 PFIZER 3 ROS OBJ 1
19 PFIZER 3 ROS 2 OBJ 1
20 PFIZER 3 ROS 2 OBJ 2
21 PFIZER 4 Pdown grumo1
22 PFIZER 4 Pdown grumo2
23 PFIZER 4 Pdown grumo3
24 ASTRAZENECA AZ MIT UP CARB5
25 ASTRAZENECA AZ MIT UP CARB6
26 JANSSEN JAN GO1
27 JANSSEN JAN GO3
28 JANSSEN JAN GO4
26
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Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
9. PFIZER 2
WBR GO1
1600 cm-1
WBR
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 27/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
10. PFIZER 2
WBR GO6a
WBR
28
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 28/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
11. PFIZER 2
WBR2 GO7
29
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 29/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
11. PFIZER 2
WBR GO 7
ID/IG= 0,48
WBR
30
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 30/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
11. PFIZER 2
WBR GO7 (1200-2800 cm)
GD
31
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Firmado Por Pablo Campra Madrid Fecha 02/11/2021
ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 31/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
12. PFIZER 2
WBR UP GO1
WBR
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 32/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
13. PFIZER
WBR UP GO3b
33
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 33/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
14. PFIZER 2
WBR UP GO4
WBR
34
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 34/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
15. PFIZER 2
WBR DOWN GO2
Foto N/A
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 35/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
16. PFIZER 2
WBR DOWN GO3
WBR
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Firmado Por Pablo Campra Madrid Fecha 02/11/2021
ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 36/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
17. PFIZER 2
WBR DOWN GO5
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 37/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
18. PFIZER 3
Ros OBJ 1
38
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 38/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
19. PFIZER 3
ROS 2 OBJ 1
39
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 39/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
20. PFIZER 3
ROS 2 OBJ2
40
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 40/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
21. PFIZER 4: Pdown grumo1
41
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 41/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
21. PFIZER 4:
Pdown grumo1
42
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 42/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
22. PFIZER 4
Pdown grumo2
43
Puede verificar la autenticidad, validez e integridad de este documento en la dirección:
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 43/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
22. PFIZER 4
Pdown grumo2
ID/IG= 0,58
44
Puede verificar la autenticidad, validez e integridad de este documento en la dirección:
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 44/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
23. PFIZER 4
Pdown grumo 3
45
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 45/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
23. PFIZER 4
Pdown grumo 3
46
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 46/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
24. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB5
47
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 47/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
24. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB5
ID/IG= 0,59
48
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 48/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
25. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB6
49
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Firmado Por Pablo Campra Madrid Fecha 02/11/2021
ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 49/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
25. ASTRAZENECA
AZ MIT UP CARB6
50
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 50/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
26. JANSSEN
JAN GO1
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ID. FIRMA afirma.ual.es Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg== PÁGINA 51/53
Zv/OreWR6oN6XEyA2lP8Fg==
27. JANSSEN
JAN GO3
Puede verificar la autenticidad, validez e integridad de este documento en la dirección:
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Firmado Por Pablo Campra Madrid Fecha 02/11/2021
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28. JANSSEN
JAN GO4
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Since the production of ferromagnetic graphene as an extremely important matter in spintronics has made a revolution in future technology, a great deal of efforts has recently been done to reach a simple and cost-effective method. Up to now, controlling the magnetic properties at extremely low temperature have been investigated only by adding and removing atoms in graphene lattice. In this regard, the effect of strain on the magnetic and electronic properties of graphene has been probed. Here, the ferromagnetic properties are what have been created by strain, magnetic field, and temperature along with observation of the parallel magnetic domains in ferromagnetic graphene for the first time as a great achievement. In this way, we have represented the following: First, introducing three novel methods based on temperature, magnetic field, and strain for producing ferromagnetic graphene; Second, obtaining ferromagnetic graphene at room temperature by significant magnetization saturation in mass-scale; Third, probing the electronic systems and vibrational modes by Raman and IR spectroscopy; Fourth, introducing stacking and aggregation as two types of gathering process for graphene sheets; Fifth, comparing the results with leidenfrost effect-based method which the temperature, magnetic fields, and strain are simultaneously applied to graphene flakes (our previous work).
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The ageing of graphene is an important issue for technological applications. Capping layers are a good way of circumventing this problem. In this work, we propose the use of ultra-thin NaCl films as easily-removable protective layers. We have carried out a detailed characterization of the NaCl/graphene interface on metal substrates, namely Cu(111) and Ir(111), by means of complementary microscopies, electron diffraction and spectroscopic techniques. Interestingly, we show that NaCl neither interacts in a chemical way with graphene nor intercalates through it. We demonstrate that the NaCl film is stable under ambient conditions, protecting the graphene surface from oxidation. In addition, after removing the protective layer, graphene remains intact.
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Nowadays, the use of nanostructures in various medical and biological fields such as drug delivery in cancer treatment is increasing. Among the nanostructures, graphene oxide (GO) is an excellent candidate for drug delivery application because of its unique properties. For more stability, GO can bind with various polymers by its carboxyl, hydroxyl and epoxy functional groups. In this study, firstly GO synthesized by the improved Hummers chemical method and then polyethylene glycol polymer was conjugated to it by using EDC/NHS catalyst. Finally, curcumin (Cur) as anti-cancer drug has been loaded onto the PEGylated graphene oxide (GO-PEG). Next, curcumin loaded onto PEGylated graphene oxide (GO-PEG-Cur) were evaluated by using ultraviolet, Fourier transform infrared spectroscopy, differential scanning calorimeter, atomic microscopic force and dynamic light scattering. The amount of loaded drug was calculated about 4.5% with the help of the standard curcumin curve and UV/Vis spectrometer. Also, the result of release shows that maximum drug release rate for this nanocarrier in pH 5.5 and 7.4 was measured 50% and 60%, respectively, after 96 hours. The results showed that the zeta-potential analysis of GO-PEG-Cur was about -13.9 mV that expresses a negative surface charge for produced nanocarrier.
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Two-dimensional (2D) materials such as graphene have become the focus of extensive research efforts in condensed matter physics. They provide opportunities for both fundamental research and applications across a wide range of industries. Ideally, characterization of graphene requires non-invasive techniques with single-atomic-layer thickness resolution and nanometer lateral resolution. Moreover, commercial application of graphene requires fast and large-area scanning capability. We demonstrate the optimized balance of image resolution and acquisition time of non-invasive confocal laser scanning microscopy (CLSM), rendering it an indispensable tool for rapid analysis of mass-produced graphene. It is powerful for analysis of 1-5 layers of exfoliated graphene on Si/SiO2, and allows us to distinguish the interfacial layer and 1-3 layers of epitaxial graphene on SiC substrates. Furthermore, CLSM shows excellent correlation with conventional optical microscopy, atomic force microscopy, Kelvin probe force microscopy, conductive atomic force microscopy, scanning electron microscopy and Raman mapping.
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Graphene oxide is the hot topic of biomedical and pharmaceutical research of this decade. However, its complex interactions with human blood components complicate a transition of the promising in vitro results to clinical settings. Even if graphene oxide is made with same atoms our organs, tissues, and cells, its bi-dimensional nature causes unique interactions with blood proteins and biological membranes and can lead to severe effects like thrombogenicity and immune cells activation. In this review, we will describe the journey of graphene oxide after injection in the bloodstream, from the initial interactions with plasma proteins to the formation of the “biomolecular corona”, and biodistribution. We will consider the link between the chemical properties of graphene oxide (and its functionalized/reduced derivatives), protein binding and in vivo response. We will also summarize data on biodistribution and toxicity in view of current knowledge of biomolecular corona influence on these processes. Our aim is to shed light on unsolved problems of graphene oxide corona literature to build the groundwork for future drug delivery technology development.
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Attempts were made to synthesize high quality graphite oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) by using successive oxidation-reduction process of high quality vein graphite from Sri Lanka. We report the lowest optimum reduction temperature for converting GO to rGO which has been systematically studied using X-ray diffraction spectroscope (XRD) with the high temperature heating attachment (HTA) for the first time. The effect of particle size of graphite on properties of GO and rGO is also compared using commercially available graphite of particle size of ~111 mm and ball-milled graphite of particle size ~37 mm. The GO and rGO were characterized using XRD, UV-Visible spectroscopy, Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The GO and rGO synthesized from ball-milled graphite showed higher oxidation and reduction properties as verified through the UV-Vis and FTIR analysis. The SEM analysis revealed that the splitting of graphene layers is efficiently taken place in GO from ball-milled graphite. The lowest optimum temperature for thermal reduction of GO to rGO was found to be at 475 °C. FTIR confirmed the removal of most of the functional groups in rGO and according to the BET surface area analysis few layers, supposed to be 2-6 is formed. The efficient oxidation and reduction process of smaller particle size graphite has led to yield highly oxidized GO and high quality rGO which can be used to prepare high quality graphene for future applications.
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Elucidating the essential details of the structure of graphene oxide (GO) is still a challenge. There is no consensus in the increasingly abundant literature, especially relating to the epoxy groups as the main surface complexes in the basal plane, as well as the simultaneous presence of GO sheets and oxidative debris (OD), with a large difference in their oxygen content. In the present work we characterized the base-washed GO (bwGO) sheets, the OD and the humic fraction of the OD obtained by base digestion, when the parent GO was dispersed by applying sonication, a routine procedure when starting from dried graphite oxide. When sonication is not applied, the amount of OD detected is considerably lower, indicative of its formation before base digestion. The presence of lactols and carboxylic anhydrides as the dominant surface complexes at graphene edges is consistent with all the characterization results, as well as with the general knowledge of surface chemistry of carbon materials ranging from coal to graphite. These findings suggest that the Hummers-Offeman reaction produces a chemical scissor effect during the water/hydrogen peroxide quenching step, yielding a broad size distribution of GO sheets, with little in-plane oxidation and the vast majority of edges being oxidized to form oxepinone-type functionalities.
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We demonstrated a way to achieve tunable fluorescence from reduced graphene oxide (rGO) by selecting appropriate solvents. This work begins a new area of research that seeks to improve the fluorescence properties of rGO, offering novel strategies for realizing printed flexible opto-electronics with tunable device performance. We investigated the effect of solvents and report that solvents play a vital role in the optical properties of rGO. The dispersion of rGO was analyzed by UV–Visible spectroscopy, FTIR spectroscopy, and fluorescence spectroscopy, demonstrating that rGO dissolved in polar solvents exhibits enhanced fluorescence covering the entire visible range as opposed to non-polar solvents. The synthesis strategy may possibly facilitate the manipulation and processing of rGO toward vital printed flexible optoelectronics applications, which could be tuned by selecting a suitable solvent.
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It is well-known that graphene oxide (GO), a planar nanomaterial, is endowed with the capacity to immobilize short ssRNA via π-π stacking, thus enhance its stability. However, whether large RNA molecules, such as total RNA, extracted from biological tissues, can be protected using GO is not has been investigated. It is usually believed that protection of total RNA by GO is not effective because the lengths of total RNA which range from a few to thousands of bases inclined to undergo desorption due to their complicated structure. Herein, the nanobiological effects of total RNA/GO is firstly investigated, and demonstrated that total RNA can be harbored on the surface of GO, thus resulting in a shield effect. This shield effect allows total RNA to highly resistant to RNase degradation and maintains RNA stability at room temperature up to four days, enabling the discovery of GO as the potential next-generation RNase nano-inhibitors. Furthermore, GO can be conjugated to nano-magnetic beads, defined as magnetic graphene oxide (MGO), enabling the rapid purification and protection of RNA from animal cells and tissues, whole blood, bacteria, and plant tissue.