Materiais nanoestruturados sustentáveis baseados em polímeros biodegradáveis e nanopartículas de carbono luminescentes

Resumo

Nos últimos anos, a investigação de materiais nanoestruturados baseados na combinação de nanofibras poliméricas e nanopartículas tem demonstrado um crescimento vertiginoso, principalmente no que diz respeito ao desenvolvimento de dispositivos miniaturizados. A redução do diâmetro de fibras poliméricas para a escala sub-micro e nanométrica é responsável por aumentar consideravelmente a área superficial, assim como também gerar materiais finais com elevados desempenhos mecânicos e com maior flexibilização de funcionalização. Mais recentemente, no campo das nanopartículas, os chamados quantum dots de carbono (C-dots) e quantum dots de grafeno (GQDs) têm emergido como excelentes fluoróforos universais em substituição aos QDs preparados a partir de semicondutores, os quais são tóxicos e apresentam baixa solubilidade. C-dots e GQDs apresentam uma combinação única de propriedades, entre elas, excelente fotoestabilidade, biocompatibilidade, efeito bactericida, fotoluminescência ajustáveis em um grande intervalo, e facilidade de interação e funcionalização com biomoléculas. Embora as combinações nanofibras/GQDs e nanofibras/C-dots sejam atrativas para a geração de nanomateriais híbridos com vasto potencial de aplicação, as investigações nessa área ainda são muito escassas. Neste contexto, o presente projeto propõe um estudo sistemático de rotas de preparação de materiais nanoestruturados híbridos a partir da eletrofiação de soluções de polímeros biodegradáveis combinados com C-dots e GQDs. Polímeros solúveis em meio aquoso, e.g., poli (álcool vinílico) (PVA), polímeros aprovados pela FDA, como a policaprolactona (PCL) e polímeros derivados da biomassa (acetato de celulose e quitosana) serão considerados. As rotas de obtenção dos C-dots e GQDs utilizarão a pirólise ou carbonização de pequenas moléculas orgânicas a partir de substratos obtidos de fontes naturais, entre eles ácido cítrico, glicose e grãos de café. Dada a estrutura 3D e porosa das matrizes eletrofiadas e a alta razão área superficial/volume, os nanomateriais produzidos deverão apresentar um excelente potencial de aplicação em áreas biomédicas, como por exemplo em bioimageamento, liberação controlada de fármacos/genes, membranas bactericidas e plataformas sensoriais ópticas. Esses materiais serão posteriormente caracterizados quanto a morfologia e propriedades físico-químicas utilizando técnicas espectroscópicas clássicas, tais como UV-vis e fluorescência, FTIR, assim como também análise térmica (DSC e TG), difração de raios-X e microscopias eletrônicas de varredura e transmissão. Posteriormente, visando futuras aplicações biomédicas, esses materiais nanoestruturados serão validados quanto as suas ações bactericidas e também como sensores ópticos para detecção de analitos diversos, como por exemplo, glicose e metais pesados, como o cromo hexavalente [Cr(VI)]. (AU)