Sensores químicos e biológicos baseados em nanopartículas por conversão ascendente de energia: da funcionalização de superfícies aos dispositivos

Resumo

Nanopartículas cristalinas dopadas com terras raras conversoras de luz (UCNPs) são nanomateriais luminescentes com a habilidade de converter fótons de baixa energia (no infravermelho, IV) em radiação visível ou ultravioleta através de mecanismos de transferência de energia, absorção de estado excitado e efeito cooperativo. A excitação no IV pode ser feita com lasers de diodo de baixo custo e apresenta uma grande vantagem ao uso das UCNPs em aplicações biológicas, visto que a autofluorescência de fundo é significativamente minimizada. Na última década, grande interesse tem surgido pelo uso das UCNPs em sensoriamento químico e biológico do tipo "liga/desliga" (do inglês turn on/off) baseado em medidas de fluorescência raciométricas. Com esse objetivo, a matriz (²)-NaYF4 se destaca como a mais eficiente, resultando em emissões no vermelho, verde e azul quando dopada com Er3+ e Tm3+. Através de funcionalizações apropriadas, as UCNPs podem ser combinadas a várias moléculas de forma a se ligarem seletivamente a alvos biomoleculares, pesticidas, íons, drogas e microorganismos em solução. Uma aproximação bastante promissora para a construção de sensores sensíveis e seletivos é combinar as UCNPs com macromoléculas como as ciclodextrinas (CD), as quais podem ser utilizadas como hospedeiras para a construção de várias plataformas supramoleculares. Neste pojeto, pretendemos combinar as competências e infraestrutura dos grupos de pesquisa alemão e brasileiro para desenvolver plataformas de sensoriamento altamente sensíveis e seletivas as quais possam ser transferidas para substratos sólidos (vidro, polímeros, papel) para a fabricação de dispositivos portáveis e de baixo custo, que sejam descartáveis ou reutilizáveis. Essa iniciativa irá fortalecer a pesquisa colaborativa entre os investigadores principais alemão e brasileira, a qual já foi iniciada dentro da temática do projeto regular FAPESP N. 2020/05627-5 e o projeto SFB1459 financiado pelo DFG, oferencendo oportunidade de treinamento interdisciplinar e internacional a estudantes de pós-graduação e pesquisadores de pós-doutoramento, em um campo de pesquisa relevante e atual. Além disso, os pesquisadores principais e seus associados terão a oportunidade de expandir sua redes colaborativas através da interação com colegas na USP e na WWU (e outras), e os esforços conjuntos darão a base necessária para a preparação de propostas de pesquisa futuras, como por exemplo a SPRINT. (AU)