Funcionalização de nanomateriais

Apresentação em tema: "Funcionalização de nanomateriais"— Transcrição da apresentação:

1 Funcionalização de nanomateriais
Prof. Luciano Pinto

2 Funcionalização de nanomateriais
A funcionalização da superfície de nanomateriais ajuda a tornar os nanomateriais biocompatível, melhorando a sua solubilidade; A ligação pode ser covalente ou não covalente;

3 Funcionalização de nanomateriais
Ligação não covalente: Interações eletrostáticas Forças de Van der Waals Ligação covalente: Quimissorção Ligação a resíduos de cisteína Reagente Traut's linkers bifuncionais Oligoetileno glicol (OEG) ou polietileno glicol (PEG)

4 Funcionalização de nanomateriais Ligação não covalente
(a) Mostra o encapsulamento de um nanotubo por DNA. (b) Distribuição do comprimento dos nanotubos para diferentes frações separadas na coluna de cromatografia de troca iônica.

5 Principais rotas químicas utilizadas na funcionalização covalente de nanotubos de carbono.

6 Adsorção química (quimissorção) Ligação covalente
protein-protein crosslink: 1.45 nm RNA-protein: 0.5 nm 2 iminothiolane (Reagente Traut's) amidination NH2-E Lys 2.1 (protein) formation of S-S bond between incorporated thiols in the presence of H2O2 2.2 (RNA) UV = 350 nm

7 Adsorção química (quimissorção)
Acilação O termo acilação cobre todas as reações que resultem na introdução de um grupo acila em um composto orgânico.

8 Adsorção química (quimissorção)
Oxidação (Carboxilação) Inicialmente foi feita pela mistura de H2SO4 e HNO3 (3:1) concentrados

9 Adsorção química (quimissorção)
Halogenação As reações de halogenação nos nanotubos de carbono podem ocorrer com a formação direta de ligação entre o átomo de carbono e o átomo de halogênio, ou através da formação de um haleto de ácido.

10 Adsorção química (quimissorção)
Geração de carbânions na parede dos NTC Utiliza organolítio e hidretos como fonte geradora de carbânions na superfície dos nanotubos.

11 Adsorção química (quimissorção)
Representação esquemática da carboxilação de nanotubos de carbono.

12 Adsorção química (quimissorção)
Rota química usada para anexar grupos COOH em nanotubos de carbono e subseqüentemente converter em outros radicais desejados, como o CO-NH2

13 Adsorção química (quimissorção)
Representação. esquemática da ligação de proteínas a NTCs via amidação com diimida

14 Adsorção química (quimissorção)
Ligação de DNA a NTC. (A e b) Ésteres de N-Hidroxisuccinimida formado em SWNT carboxílados são deslocados pelo ácido nucléico formando ligação amida. (C) fragmento de DNA com uma única extremidade da fita.

15 Adsorção química (quimissorção)
Funcionalização (exemplo) 1g de MWNT + 50mL de solução de HNO3 14mol.L-1, e deixado em um sistema de refluxo sob temperatura de 120ºC por 15 horas. Os nanotubos funcionalizados são filtrados à vácuo utilizando filtro de fibra de vidro Millipore, lavados extensivamente com água deionizada até a obtenção de um pH próximo a 7,0 e secos por 48 horas em estufa a 60ºC.

16 (a) Configuração estrutural da alanina interagindo com um SWNT dopado com B; (b) plot da distribuição total de carga indicando a forte interação da molécula com o nanotubo dopado

17 Figura 9. (a)-(f) Imagem de microscopia eletrônica de transmissão de
nanotubos de carbono recobertos com Ti, Ni, Pd, Au, Al e Fe. As figuras (g) e (h) correspondem a estruturas otimizadas através de simulações para clusters de Fe e Mn, respectivamente

18 Linkers bifuncionais Poli etileno glicol Oligo (etileno glicol)
Tetra (etileno glicol)

19 Linkers bifuncionais

20 Funcionalização de proteínas
TEM image of ferritina-CNx MWNT conjugados

21 Funcionalização de proteínas
Imagens AFM de BSA-CNx MWNT conjugados

22 Nanossensores

23 Nanossensores

24 Aptâmeros de DNA específicos para cocaína
Nanossensores Detecção colorimétrica Aptâmeros são pequenas moléculas de ácido nucléico (DNA/RNA) fita simples adotam um vasto número de estruturas tridimensionais capazes de se ligar forte e especificamente a qualquer molécula alvo, como íons, grandes proteínas e células específicas. Aptâmeros de DNA específicos para cocaína

25 Nanossensores colorimétrico
Detecção colorimétrica a) agregação de nanopartículas induzida por DNA, b) detecção de DNA por ligação tripla com nanopartículas de ouro.

26 Nanossensores Detecção fluorescentes

27 Nanossensores Detecção fluorescentes
Inibição competitiva da fluorescências (PEP) Nanopartículas catiônicas tem a fluorescência inibida por um polímero poli(p-fenileno-etileno)

28 Nanossensores Detecção eletroquímica
a) Eletrodo com a enzima Glicose oxidase (GOx) pela reconstituição da apo-enzima em uma nanopartícula de ouro FAD-funcionalizada. b) Parcela do atual desenvolvido pelo reconstituído GOx eletrodo na presença de diferentes concentrações de glicose. c) a detecção elétrica de DNA com base no sanduíche''''hibridização com DNA-AuNPs funcionalizados seguido por deposição de prata.

29 Nanobiossensores-Aplicação prática
Teste doméstico de gravidez “First response” – NPs de ouro Mulheres grávidas têm excesso de hormônio HcG na urina – este hormônio tem uma estrutura protéica que se liga a uma sequência específica complementar do DNA – este fragmento do DNA está ligado à NPs de Au, que muda a cor do plasmon quando o hormônio se liga ao DNA (vermelho). Ausência de hormônio, apresenta cor azul!

30 Nanossensores DNAzyme ou ribozimas?