Óxido de grafeno: abordagens computacionais de multiescala na interface nanobioeco

• Processo: 22/08969-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto
• Vigência (Início): 21 de novembro de 2022
• Vigência (Término): 20 de novembro de 2023
• Área do conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Adalberto Fazzio
• Beneficiário: Romana Petry
• Supervisor: Vladimir Lobaskin
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Local de pesquisa: University College Dublin, Irlanda
• Vinculado à bolsa: 18/25103-0 - Interfaces - grafenos funcionalizados e poluentes orgânicos: uma abordagem teórica-experimental em nanotecnologia ambiental, BP.DD
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Nanotoxicologia Materiais nanoestruturados Óxido de grafeno Nanobiotecnologia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Coarse-grained | Dft | ecocorona | métodos computacionais de multi-escala | nanotoxicologia | Nanotoxicologia

Resumo

Quando atingem o meio ambiente, os nanomateriais podem interagir com os poluentes orgânicos e metálicos ali presentes, alterando sua biodisponibilidade e resultando em efeitos de toxicidade de misturas. As biomoléculas que interagem com a superfície dos materiais, formando a corona biomolecular, afetam significativamente esse processo, competindo com os poluentes por sítios de interação na superfície ou mesmo criando novas possibilidades de interações. Compreender as transformações ambientais dos nanomateriais é essencial para sua avaliação de risco, e ainda há muito a explorar sobre os processos na interface entre nanomateriais, biomoléculas e poluentes. As abordagens computacionais forneceram avanços valiosos na compreensão dos aspectos mecanicistas das interações nano-bio; no entanto, devido a complexidade inerente aos sistemas biológicos, faz-se necessário metodologias computacionais que acessam sistemas de várias escalas de tamanho (extrapolando de atômico-meso-macro) para entender os processos biológicos relevantes nessa interface. Em relação à formação da biocorona, as metodologias atomísticas (e.g., dinâmica molecular) por si só não acessam sistemas de tamanho relevante para observação desses processos e métodos de teoria multi-escala são necessários para modelar as interações biomoleculares da interface nano-bio, refletindo a variabilidade de moléculas e explorarando suas conformações nas superfícies dos nanomateriais em um tempo viável. Neste projeto, propomos adaptar o método coarse-grained United Atom para caracterizar a interação de diferentes tipos de moléculas de relevância ambiental (por exemplo, proteínas, ácidos húmicos e lipídios) com a superfície do óxido de grafeno, avaliando a energia de ligação e as orientações de adsorção, e então comparar a interação das biocoronas na superfície dos nanomateriais com contaminantes comumente presentes no ambiente. Este estudo contribuirá para o entendimento mecanicista da formação de biocoronas sobre o óxido de grafeno no ambiente e como elas modulam a adsorção de poluentes pelo nanomaterial. As metodologias aprendidas contribuirão para ampliar os modelos de interações do óxido de grafeno com matéria orgânica e poluentes orgânicos, que são objeto do projeto de doutorado em andamento no Brasil. (AU)