Desenvolvimento de um sensor óptico raciométrico para monitoramento de compostos orgânicos voláteis usando ORMOSIL poroso incorporado com pontos quânticos de carbono-Eu3+

Resumo

Compostos Orgânicos Voláteis (COVs) são compostos orgânicos com pressões de vapor superiores a 0,01 kPa a 293,15 K, provenientes tanto de fontes naturais quanto de atividades humanas. O monitoramento das emissões de COVs é crucial para evitar a degradação ambiental e proteger as pessoas contra riscos carcinogênicos e possíveis explosões. No entanto, o Brasil atualmente carece de legislação específica para padrões de qualidade do ar envolvendo COVs, destacando a necessidade de pesquisas voltadas para o estabelecimento de regulamentações. Diversos tipos de sensores de COVs estão disponíveis, com sensores ópticos, especialmente aqueles que utilizam fibras ópticas e guias de onda planares, emergindo como concorrentes promissores devido à sua imunidade a interferências eletromagnéticas e adequação para aplicações de sensoriamento remoto. Pontos de quânticos de carbono (CDs) representam uma solução promissora para detecção de COVs, apresentando emissões de fotoluminescência ajustáveis, biocompatibilidade e solubilidade. A pesquisa utilizando CDs para monitoramento de COVs tem crescido, com estratégias envolvendo CDs incorporados em matrizes sólidas e monitoramento de sinais de fluorescência e/ou absorbância. Estruturas porosas, particularmente híbridas orgânicas-inorgânicas baseadas em silicato (ORMOSIL), oferecem porosidade e área superficial desejáveis, aprimorando o desempenho do sensor. A inovação proposta envolve o desenvolvimento de um sensor óptico raciométrico para reconhecimento e quantificação de acetona, incorporando diretamente CDs-Eu3+ na estrutura ORMOSIL. O projeto concentra-se na detecção de acetona devido à sua natureza perigosa e aplicações potenciais em diagnósticos não invasivos, incluindo diabetes e câncer de pulmão, visto que a acetona é um metabólito detectável na respiração dos pacientes. Os desafios incluem alcançar uma distribuição homogênea de CD-Eu3+ e lidar com a sensibilidade sol-gel durante o desenvolvimento da estrutura porosa ORMOSIL. A metodologia abrange a modificação da ponta da fibra óptica, a modificação superficial de substratos de vidro usando a técnica sol-gel e a utilização de materiais precursores com CD-Eu3+ diretamente ligados ao organoalcoxissilano para o desenvolvimento do sensor.