"Nanopartículas luminescentes de galato de zinco dopadas codopadas com Ge3+, Cr3+ e Ln3+: síntese e aplicações em bioimagem"

• Processo: 24/15166-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Rogéria Rocha Gonçalves
• Beneficiário: Marco Aurélio Teodoro da Silva
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , 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): Fotônica Elementos da série dos lantanídeos Luminescência Luminescência persistente Nanopartículas Materiais luminescentes
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: crômio | Fotonica | Lantanídeos | luminescência | Luminescência persistente | Nanopartículas | Materiais luminescentes

Resumo

As nanopartículas com luminescência persistente (PLNPs) estão no foco da pesquisa em ciência dos materiais e medicina, atuando como "baterias ópticas" que armazenam e emitem energia luminosa após a excitação inicial. Esta capacidade de emitir luz por um período prolongado pós-excitação torna as PLNPs ferramentas valiosas para aplicações fotônicas como marcação de segurança, biomarcação e bioimagem, sensores, entre outras.Entre as PLNPs, o galato de zinco dopado com cromo (ZnGa2O4:Cr3+) é notável pela sua intensa emissão de luminescência persistente em aproximadamente 700 nm. Esta emissão, situada na "primeira janela óptica de transparência biológica", minimiza a necessidade de excitação contínua, permite tanto a obtenção de sinal como a penetração de excitação em camadas mais profunda dos tecidos biológicos, reduz o sinal de autofluorescência, com melhora da relação sinal-ruído. Essas características fazem deste um potencial material para aplicação como marcador ou fonte de emissão em sistemas biológicos, seja para diagnóstico como para terapia usando algum processo foto estimulado.A síntese de ZnGa2O4:Cr3+ tem sido explorada através de várias metodologias, mas o controle preciso das propriedades morfológicas e ópticas ainda representa um grande desafio. Este projeto de mestrado foca no desenvolvimento de nanopartículas de ZnGa2O4: Ge4+, Cr3+ e Ln3+ por meio de síntese solvotérmica, utilizando ácido oleico e oleilamina como agentes de estabilização. A investigação detalhada de parâmetros sintéticos visa aprimorar o controle sobre a morfologia das nanopartículas e sua redispersão. Além disso, a pesquisa inclui a dopagem com íons lantanídeos (Ln3+) para induzir luminescência persistente em diversos e específicos comprimentos de onda, e a codopagem com íons germânio (Ge4+) para acompanhar o impacto nas alterações da estrutura eletrônica e as propriedades da luminescência persistente.As propriedades morfológicas e ópticas serão avaliadas para a seleção das partículas com as características mais promissoras, garantindo uma redispersão e estabilidade coloidal em sistemas aquosos e biológicos. A segunda parte desta proposta, concentra-se nas aplicações biológicas destas nanopartículas. Serão cultivadas as linhagens celulares glioblastomas multiformes graus IV: T98G e U87MG e glioblastoma infantil KNS42, para imageamento e tratamento destas neoplasias. Análises da toxicidade, viabilidade celular e mecanismos de morte celular serão explorados.Como atividades deste projeto, pretende-se ainda realizar adaptações para adequação da parte instrumental de equipamentos junto ao Mater Lumen e CNET para a obtenção de imagens e espectros das partículas em células, e, portanto, validação de aplicações médicas e biológicas futura.