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Efeito e formato de nanopartículas metálicas na sua interação com biomoléculas e/ou vesículas gigantes de fosfolipídios

Processo: 17/22186-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de janeiro de 2018
Vigência (Término): 31 de maio de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
Pesquisador responsável:Carlos José Leopoldo Constantino
Beneficiário:Rajesh Kumar
Instituição-sede: Faculdade de Ciências e Tecnologia (FCT). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Presidente Prudente. Presidente Prudente , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/14262-7 - Filmes nanoestruturados de materiais de interesse biológico, AP.TEM
Assunto(s):Espectroscopia Raman amplificada por superfície   Efeito Raman

Resumo

Há tempos se sabe que o formato, o tamanho e agregação das nanopartículas metálicas influenciam suas propriedades ópticas.1,2 Porém, uma intrigante característica das nanopartículas foi reportada recentemente por Mirkin et al..3 Mirkin encontrou que o formato das nanopartículas influencia também as forças de ligação que mantêm as partículas unidas ou ligadas em escala nanométrica, estudando moléculas de DNA neste caso. Uma descoberta que sugere novas abordagens para a construção de arquiteturas moleculares potencialmente úteis a partir dessas nanopartículas. As nanopartículas de formato anisotrópico podem servir como blocos de construção para automontagem de estruturas para muitas aplicações, e o desempenho ou finalidade destas estruturas obtidas depende basicamente das interações entre nanopartículas e moléculas. As potenciais aplicações destes sistemas incluem células solares, chips de computador, sensores e até mesmo camuflagens.4 No trabalho de Mirkin3 foi observado que a ligação entre nanopartículas é milhões de vezes mais forte, e se estabelece 100 vezes mais rapidamente para nanoprismas (faces planas) do que para nanopartículas esféricas de ouro. Estudos como este, da influência do formato das nanopartículas nas suas propriedades, estruturação e aplicações, têm sido amplamente reportados.5,6 Neste sentido, a técnica de Raman amplificado em superfície (SERS, do inglês surface-enhanced Raman scattering) pode contribuir muito para tal estudo.A seção de choque do espalhamento Raman é pequena e limita a utilização desta técnica para sistemas diluídos e filmes finos (de monocamadas a espessuras nanométricas). Porém, a utilização de nanopartículas metálicas ou superfícies metálicas rugosas (geralmente metais nobres) permite o estudo destes sistemas, pois promove a amplificação do sinal Raman de um fator entre 103 e 107, em média.7,8 Tal processo é o denominado espalhamento Raman amplificado em superfície (SERS). O mecanismo de amplificação, em última análise, é atribuído à intensificação do campo eletromagnético na superfície dos metais (mecanismo eletromagnético). A intensificação SERS dependerá basicamente da constante dielétrica do metal na frequência de excitação, da constante dielétrica do meio que envolve a superfície e do formato, dimensão e empacotamento das partículas metálicas.8 No caso de uma partícula muito menor que o comprimento de onda da radiação incidente, o campo pode ser considerado uniforme e o plasma de superfície como um dipolo variando com o tempo, de forma que a aproximação eletrostática de Rayleigh (despreza-se os efeitos magnéticos) é satisfatória.7,8 Em alguns casos, pode ocorrer uma mudança nas propriedades ópticas da espécie adsorvida ou até mesmo a interação química desta espécie com a superfície, o que também contribuiria para a amplificação do sinal Raman (efeito químico).9Dessa forma, o objetivo deste projeto é implementar as metodologias utilizadas na síntese de nanopartículas metálicas de diferentes formatos, além da metodologia de produção de vesículas unilamelares gigantes (GUVs) de fosfolipídios, assim como as técnicas empregadas em sua caracterização. As nanopartículas de diferentes formatos serão então aplicadas em estudos de interação com analitos de interesse ao projeto temático como fotossensibilizadores derivados de xantênicos e pesticidas, além de biomoléculas como enzimas, hormônios e proteínas específicas. A técnica de SERS será empregada como principal instrumento no estudo de tais interações, e nos sistemas utilizando GUVs as análises de microscopias ópticas de contraste de fase e fluorescência confocal serão utilizadas complementarmente.

Publicações científicas
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
KUMAR, RAJESH; JOANNI, EDNAN; SAVU, RALUCA; PEREIRA, MATHEUS S.; SINGH, RAJESH K.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; KUBOTA, LAURO T.; MATSUDA, ATSUNORI; MOSHKALEV, STANISLAV A. Fabrication and electrochemical evaluation of micro-supercapacitors prepared by direct laser writing on free-standing graphite oxide paper. ENERGY, v. 179, p. 676-684, JUL 15 2019. Citações Web of Science: 1.
KUMAR, RAJESH; MACEDO, JR., WAGNER C.; SINGH, RAJESH K.; TIWARI, VIDHU S.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; MATSUDA, ATSUNORI; MOSHKALEV, STANISLAV A. Nitrogen-Sulfur Co-Doped Reduced Graphene Oxide-Nickel Oxide Nanoparticle Composites for Electromagnetic Interference Shielding. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 2, n. 7, p. 4626-4636, JUL 2019. Citações Web of Science: 0.
KUMAR, RAJESH; DIAS, JR., WAGNER; RUBIRA, RAFAEL J. G.; ALAFERDOV, ANDREI V.; VAZ, ALFREDO R.; SINGH, RAJESH K.; TEIXEIRA, SILVIO R.; CONSTANTINO, CARLOS J. L.; MOSHKALEV, STANISLAV A. Simple and Fast Approach for Synthesis of Reduced Graphene Oxide-MoS(2 )Hybrids for Room Temperature Gas Detection. IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, v. 65, n. 9, p. 3943-3949, SEP 2018. Citações Web of Science: 6.

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