Investigação espectroeletroquímica de sensores e biossensores baseados em nanopartículas plasmônicas fotoativadas

• Processo: 23/01689-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de maio de 2023 - 30 de abril de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Juliana Cancino Bernardi
• Beneficiário: Juliana Cancino Bernardi
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Auxílios(s) vinculado(s): 23/14785-1 - Estudo da conversão eletroquímica aprimorada por plasmons em sensores via microscopia eletroquímica de varredura e microscopia de força atômica, AP.R SPRINT
• Assunto(s): Bioeletroquímica Diagnóstico Espectroscopia de impedância eletroquímica Técnicas de fotoativação Nanopartículas plasmônicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: diagnóstico | espectroeletroquímica | fotoativação | Nanomedica | Nanopartículas Plasmônicas | Bioeletroquímica

Resumo

Nanomateriais plasmônicos de diferentes tamanhos, formas e propriedades foram desenvolvidos nas últimas décadas para diferentes aplicações. Dentre estas, a terapia fototérmica que faz uso do efeito de ressonância plasmônica de superfície localizado (LSPR) de nanopartículas metálicas para gerar um aquecimento localizado rápido a partir do movimento coerente dos elétrons da banda de condução do material. Além do efeito fototérmico, a oscilação coletiva dos elétrons da banda de condução produz um campo elétrico local na superfície da nanopartícula, gerando elétrons livres que podem ser excitados para níveis de energia muito mais altos que o nível de Fermi. O recente uso da fotoativação das nanopartículas plasmônicas em sistemas eletroquímicos oferecem vantagens pois aumentam a taxa e a seletividade das reações químicas, assim como a detecção de analitos em concentrações reduzidas. Entender o efeito eletrocatalítico e as contribuições fotocatalíticas de nanopartículas plasmônicas podem favorecer o desenvolvimento de sistemas de detecção ainda mais eficazes e inovadores. O desafio requer uma abordagem interdisciplinar, combinando uma investigação espectroscópica e eletroquímica desses sistemas heterogêneos. Nesse contexto, a ênfase desse projeto regular está em desenvolver e investigar plataformas transdutoras fotoativadas aplicadas à eletroanálise. Serão avaliadas as respostas eletrocatalíticas de sensores e biossensores baseados na fotoativação de nanopartículas plasmônicas de ouro de três morfologias diferentes (nanorods de ouro - AuNRs, nanoflores de ouro - AuNFs e nanobipirâmides de ouro - AuBPs). Para isso, cada nanopartícula plasmônica será imobilizada em eletrodos como filmes auto-organizados combinados à polímeros condutores. Medidas espectroeletroquímicas desses sistemas serão sistematicamente exploradas antes e após a aplicação de laser para avaliar o impacto da fotoativação no aumento da atividade catalítica de sistemas sensores e biossensores baseados na enzima redox álcool desidrogenase. Ressaltamos que esta temática é inédita em eletroanálise e que a proponente possui know-how suficiente na área para a condução da pesquisa. Por fim, enfatizamos que esse projeto proporcionará o estabelecimento de uma linha de pesquisa sólida em Bioanalítica de Nanossistemas no Departamento de Química da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto/USP onde a proponente foi recém-contratada como docente. (AU)