Desenvolvimento de uma plataforma óptica baseada em filmes fotoluminescentes sob vidros e fibras ópticas comerciais para potencial aplicação no sensoriamento de gases de interesse biomédico

• Processo: 23/07987-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de março de 2024
• Vigência (Término): 30 de abril de 2026
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Danilo Manzani
• Beneficiário: Francis Dayan Rivas Garcia
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/08111-2 - Materiais conversores de luz à base de terras raras: marcadores luminescentes, sensores e amplificadores ópticos, AP.TEM
• Assunto(s): Biomarcadores Fibra óptica Fotoluminescência Química de materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ar exalado | biomarcadores | fibra óptica | fotoluminescencia | sensor químico | Química de Materiais

Resumo

O ar exalado (constituído por gases, VOCs e microgotículas aquosas), tem sido uma importante matriz para a detecção de doenças pulmonares, por exemplo Covid-19. No entanto, nos processos bioquímicos que ocorrem no corpo durante a aparição ou desaparição de uma doença, gases e VOCs podem ser emitidos, que têm a capacidade de se movimentar do sangue para os alvéolos pulmonares, e, portanto, ser detectados no ar exalado. A cromatografia gasosa tem importante ação nesta área por sua capacidade de identificação, separação e quantificação de gases em níveis traças, no entanto, resulta um sistema sensor de grande volume, de difícil detecção em tempo real e com pouca possibilidade para ser generalizado a qualquer ambiente. Assim, este projeto visa no desenvolvimento de uma plataforma óptica sob sistemas vítreos baseada na estratégia de funcionalização química de camadas auto-organizadas (do inglês, Self-Assembled Monolayers - SAMs) seguido de imobilização de materiais fotoluminescentes avançados tais como Complexos de Lantanídeos, Redes Metalorgânicas baseadas em Lantanídeos (do inglês, Lanthanide-Metal-Organic Frameworks - Ln-MOFs) e Perovskitas. O intuito é utilizar a emissão de luz como mecanismo de transdução para o design de sensores químicos ópticos miniaturizados e integrados com potencial detecção de biomarcadores do ar exalado. A princípio os sistemas vítreos como monólitos e fibras ópticas comerciais serão dispostos para a funcionalização química, que visa obter um filme auto-organizado de ácidos fosfônicos como emissão de luz, proposta com a finalidade otimizar as interações do substrato com a camada sensora e contornar a sua reprodutibilidade durante a ancoragem. Simultâneamente, tecnicas de caracterização estruturais, ópticas e eletrônicas serão utilizadas para demostrar a efeitiva formação de filmes fotoluminescêntes e, posterioremente, teste de sensoriamento de gases serão explorados, principalmente na abordagem de biomarcadores de doenças no ar exalado (acetona, limoneno) a fim de obter avanços no design de potenciais sensores químico ópticos portáveis que integrem características como sensibilidade, seletividade e análise em tempo real.