Fabricação de Compostos e Eletrodos de rGO para Aplicação em Biossensores Baseados em Capacitância Quântica

• Processo: 24/07625-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Paulo Roberto Bueno
• Beneficiário: Isabella Sampaio do Nascimento
• Supervisor: Arben Merkoci
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), Espanha
• Vinculado à bolsa: 20/14756-3 - Plataforma capacitiva eletroquímica de detecção viral point-of-care, BP.PD
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Laser-reduced graphene oxide | Nanostructured electrode | quantum capacitance | Quantum capacitive biosensor | Eletroquímica e Eletroanalítica

Resumo

O grupo de pesquisa Nanobionics foi pioneiro no estudo da transferência de elétrons no contexto da eletrodinâmica quântica, no qual moléculas ou entidades em escala nanométrica podem ser aplicadas utilizando a teoria da taxa quântica. Aproveitando essa teoria, da qual a teoria de transferência de elétrons de Marcus faz parte, podemos medir precisamente a capacitância quântica dos compostos que fazem parte de eletrodos usando métodos de espectroscopia de impedância eletroquímica, revelando a estrutura eletrônica desses compostos. Considerando que a capacitância quântica é significativamente afetada por eventos de interface, como o biorreconhecimento, ela emerge como um parâmetro fundamental para o sinal de transdutores no ambiente biológico.O grupo de pesquisa Nanobionics aplicou com sucesso essa metodologia para investigar filmes moleculares contendo peptídeos marcados com sondas redox, grafeno de camada única e pontos quânticos. Nesse contexto, os eletrodos de óxido de grafeno reduzido (rGO) têm atraído um interesse significativo devido à sua supercapacitância, associada ao processo de armazenamento de carga pseudocapacitiva, que é um fenômeno explicado pela teoria da taxa quântica. No entanto, os métodos tradicionais de fabricação de eletrodos de rGO, que envolvem a redução química ou hidrotermal do óxido de grafeno, seguidos de padronização através de litografia ou técnicas de impressão, apresentam problemas de complexidade, reprodutibilidade e escalabilidade.Para superar esses desafios, o grupo de pesquisa do professor Arben Merkoçi desenvolveu uma metodologia inovadora na qual o óxido de grafeno é reduzido e padronizado simultaneamente através de gravação a laser e transferido usando uma técnica de transferência por carimbo para um substrato desejado. Essa abordagem inovadora resulta em eletrodos de rGO com controle superior de defeitos e escalabilidade. Portanto, esta proposta de pesquisa visa utilizar a metodologia desenvolvida pelo grupo do professors Merkoçi para fabricar eletrodos de rGO e explorar a capacitância quântica como sinal transdutor para a detecção ultra-sensível de proteínas clinicamente relevantes ou pequenas moléculas. Supervisionado pelo Professor Arben Merkoçi, um dos principais especialistas em biossensores baseados em nanomateriais, este projeto promete avanços revolucionários.