Utilizando abordagens teóricas em polímeros impressos molecularmente para a detecção de poluentes e pesticidas emergentes

• Processo: 24/12623-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2027
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Ataualpa Albert Carmo Braga
• Beneficiário: Lariel Neres Chagas da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Agrotóxicos Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Pesticidas | Polímeros molecularmente impressos (MIP) | teoria do funcional da densidade (DFT) | Química Computacional

Resumo

Em virtude do crescimento no uso de pesticidas, impulsionado pela intensificação das atividades humanas e, em particular, por práticas agrícolas não sustentáveis que buscam aumentar a produtividade, tem-se observado um aumento significativo na presença de contaminantes nos alimentos. Assim, torna-se premente a necessidade de desenvolver materiais estáveis, econômicos, seletivos e sensíveis capazes de detectar tais substâncias, como o profenofós. Neste contexto, os polímeros molecularmente impressos (MIPs) surgem como uma alternativa promissora. Este projeto visa elaborar uma abordagem teórica para a concepção de MIPs específicos para o profenofós, empregando simulações para selecionar os monômeros funcionais e cross-linkers mais adequados. Essa seleção levará em conta as interações monômero-analito e a escolha dos solventes, introduzindo-os de forma implícita, esse estudo sistematizado serão elementos cruciais para a eficiência sintética e funcional dos MIPs. Além disso, o estudo permitirá caracterizar amplamente as propriedades estruturais, eletrônicas e dinâmicas dos sistemas. Por meio de cálculos teóricos quânticos e semiempíricos, especificamente a teoria do funcional da densidade (DFT) e GNF2-xTB com CREST, e em colaboração com uma equipe experimental, o projeto propõe desenvolver, tanto teórica quanto experimentalmente, um sistema mimético sintético para a detecção seletiva e sensível do profenofós. A futura aplicação desses MIPs como fase sensorial em sensores químicos será explorada. As análises serão realizadas utilizando o software gratuito ORCA, abarcando DFT, GNF2-xTB e CREST, para avaliar a eficácia dos MIPs na identificação do profenofós, após a criação e otimização de milhares de estruturas conformacionais para o sistema monômero-analito, considerando implicitamente o solvente. A análise abrangerá estrutura molecular, cálculos de energia, reatividade química, espectroscopia, parâmetros eletrônicos e energéticos (incluindo eletronegatividade e orbitais) e propriedades termodinâmicas para prever o comportamento da reação e as propriedades dos compostos.