Desenvolvimento e otimização de catalisadores plasmônicos para mimetização enzimática baseados no sistema CeO2/Au.

Resumo

A criação de enzimas artificiais que mimetizam a complexidade e função dos sistemas naturais tem sido um grande desafio para as duas últimas décadas. A aplicação de nanomateriais como sistemas miméticos para peroxidase foi recentemente de grande importância desde que se demonstrou a atividade intrínseca para peroxidase de nanopartículas magnéticas como Fe2O3. Na sequência, outros nanomateriais incluindo nanopartículas de ouro (AuNPs), nano-folhas de FeS, CoFe2O4, CuO, Co3O4, V2O5, nanomateriais de carbono, Ru2O e CeO2 foram aplicados como mimetizadores enzimáticos para peroxidase. Comparadas com as enzimas naturais, estas nanopartículas apresentam baixo custo, são estáveis contra desnaturação, resistentes a alta concentração de substrato, e facilmente estocadas e preparadas. Recentemente, a aplicação de nanopartículas de óxido de cério (CeNPs) como mimetizador enzimático baseou-se na atividade antioxidante deste sistema, a qual está diretamente relacionada com a baixa energia de conversão de seu par redox Ce4+/Ce3+. A funcionalização de sua superfície com nanopartículas de ouro (AuNPs) aumenta a sua estabilidade, condutividade e biocompatibilidade, tornando-o um dispositivo mais efetivo para imobilização de biomoléculas e uma interface desejável para biossensoriamento eletroquímico. O interesse por óxidos semicondutores decorados com nanopartículas metálicas surgiu de suas propriedades ópticas. Devido a forte banda de ressonância de plasmon de superfície (SPR) apresentada por estas nanopartículas, aumentou consideravelmente o desempenho e seletividade destes dispositivos na degradação de corantes orgânicos, oxidação de alcoóis e sensoriamento gasoso. Ao manipular tamanho, morfologia e composição da nanopartícula metálica, o máximo da banda SPR pode ser ajustado ao longo do visível e na região do infravermelho, permitindo que um sensor mais versátil e de menor custo possa ser construído para ser aplicado em um comprimento de onda específico. Neste contexto, surgiu um novo termo "Fotocatálise plasmônica", a qual é considerada uma tecnologia promissora para fotocatálise de alto desempenho. Neste sentido, cabe ressaltar, que a atividade plasmônica de sistemas híbridos CeO2/Au como sistemas miméticos enzimáticos ainda não foram investigados na detecção de moléculas de interesse biológico, o qual será um dos principais objetivos do presente trabalho. Um estudo aprofundado dos efeitos sinergísticos da interface óxido semicondutor/ nanopartícula metálica será realizado a fim de se compreender como o processo de transferência de energia da nanopartícula metálica para óxido semicondutor será capaz de modificar a razão Ce4+/Ce3+ e consequentemente afetando a performance do biossensor obtido.