(ag e au) em fluxo contínuo como fonte de substratos - PUC-Rio

Departamento de Engenharia Química
SÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS (AG E AU) EM FLUXO CONTÍNUO
COMO FONTE DE SUBSTRATOS PARA ANÁLISE SERS (SURFACE
ENHANCED RAMAN SCATTERING)
Aluna: Juliana Brasil Villela Linhares
Orientador: Omar Pandoli
Introdução
As sínteses das NPs são realizadas por processos químicos contínuos em dispositivo
microfluídico, os quais contribuem de forma vantajosa em termos de segurança de
transformações químicas, maximização do rendimento, minimização do tempo de reação e
aumento na seletividade da reação. A descoberta das nanopartículas de prata trouxe vários
benefícios para a sociedade, pois possuem um campo de aplicações em sensores, conversores
de energia, chips eletrônicos, entre outros. Além disso, elas podem ser utilizadas como
nanosondas, onde as NPs em solução ou depositadas sob substratos sólidos são usadas como
detectores de analitos de interesse biológico. Com as NPs-Ag ligadas quimicamente ao vidro,
é possível fazer uma avaliação da atividade espectroscópica UV-VIS e SERS (Surface
Enhanced Raman Scattering) em presença de um analito específico adsorvido na superfície
das nanosondas. A análise SERS amplifica a dispersão Raman por absorção de moléculas
sobre superfícies metálicas de Ag ou Au, na ordem de 1014-1015, o que permite que a técnica
seja suficientemente sensível para detectar moléculas isoladas.
Objetivos
Sintetizar e caracterizar nanopartículas de prata com diferentes ligantes para
funcionalização de filmes finos de Ag-NPs sobre o vidro e seu uso como nanosonda pela
detecção de fármacos.
Metodologia
Foi feito um estudo sobre a síntese e caracterização das nanopartículas de prata com
diferentes ligantes, analisando, após cada síntese, as nanopartículas por espectroscopia UVVis. Subdividiu-se, então, o projeto em duas áreas: a impregnação da nanopartícula sobre o
vidro e a detecção do fármaco pela nanopartícula em solução. A primeira tinha o intuito de
criar um filme homogêneo de nanoparticulas no vidro para substrado SERS. Já a segunda
parte, tinha como objetivo determinar a menor concentração de fármaco possível para a
detecção deste numa solução coloidal de nanoparticulas.
A síntese de NPs-Ag na presença de um ligante orgânico foi realizada em fluxo com
auxilio de duas bombas seringas. Em uma seringa contendo o precursor de prata e na outra o
precursor do ligante desejado (tartarato de sódio e potássio e oxalato de sódio). Ambas são
fluxadas na mesma vazão passando por um micro reator pela formação do complexo Ag+Ligante. O complexo é recolhido em um vial sobre agitação magnética contendo sódio
borohidreto (NaBH4) como agente redutor. A fim de aumentar a eficiência da interação entre
o fármaco e a nanosonda de prata, um estudo foi realizado variando as concentrações de
ligantes nas seguintes proporções de Ag/Ligante/Boroidreto 1:1:1,25 e 1:0,5:1,25 .
Após a síntese de nanopartículas foi realizado um processo de limpeza das laminas de
vidro com tricloroetileno, acetona e etanol em ultrassom e, então, os vidros foram secos em
corrente de N2 e levados ao plasma cleaner para ativação dos grupos -OH. Após a
hidroxilação os vidros foram imersos em solução de MPTS por 2h a 40°C para posteriormente
serem imersos em AgNPs. Os vidros permaneceram 1, 12 e 24 horas nas soluções de
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nanopartícula e em nenhum momento foi observado formação do filme. Mudou-se então, o
processo de limpeza e hidroxilação, fazendo esta por meio de solução piranha, a qual é
constituída de ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio (3:1). Após 24 horas as nanopartículas
de tartarato não tinham impregnado no vidro, porém as de oxalato formaram o filme.
Começou-se, então a segunda parte do projeto, a qual consiste na síntese de
nanopartículas e a análise dessas com soluções de diferentes concentrações de fármaco. Essa
interação é analisada por meio de mudanças no espectro de absorção da solução coloidal de
Ag-NPs (supressão, aumento ou deslocamento).
A síntese foi feita da mesma maneira explicitada anteriormente e foram usados três
ligantes diferentes, o tartaratoNaK, o citrato sódico e o oxalato sódico e dois fármacos, a
canamicina e o trisulfato de neomicina ambas nas concentrações 10-4, 10-5, 10-6, 10-7 e 10-8 M.
As NPs foram diluídas de maneira a obter uma absorbância em torno de 0,3 u.a. e 1,80
ml foram transferidas para eppendorfes junto com 0,20 mL de fármaco e em seguida foi
homogeneizado. Após 5 minutos foi realizada uma analise espectroscópica UV-Vis. Na figura
1 se encontra um estudo espectroscópico UV-Vis da interação fármaco com Ag-NPS.
Figura 1. Variação da banda de absorção UVVIs da solução coloidal Ag-NPs na presença do
fármaco,neomicina,
no
intervalo
de
-7
-9
-1
concentração entre 10 e 10 mol L .
Conclusões
Foi verificada a reprodutibilidade da síntese de Ag-NPs com auxílio da tecnologia de
microrreatores. Caracterização e estudo de estabilidade serão realizados com auxilio de UvVis, DLS e potencial zeta. No estudo da interação de NPs com o fármaco foi possível
verificar que o ligante tartarato na razão 1:0,5 (Ag-ligante) teve melhor resposta como sonda,
sendo possível observar uma faixa de detecção pela supressão do sinal entre 10-7 M a10-9M.
Novos estudos precisam ser realizados para validação do método. Análises serão feitas
também em fluxo a fim de comparar os métodos. Quanto à formação de filmes, o método será
refeito devido a poucos resultados satisfatórios, e posteriormente será utilizado para a análise
de nanosondas como substrato SERS. A não formação do filme possivelmente ocorreu devido
a algum interferente como a variação do pH e/ou a condensação no processo de silanização.
Referências
[1] Mason, B. P.; Price, K. E.; Steinbacher, J. L.; Bogdan, A. R.; McQuade, D. T. Greener
Approaches to Organic Synthesis Using Microreactor Technology. Chemical Reviews 2007,
107, 2300.
[2] Nie, S.; Emory, S. R., Probing Single Molecules and Single Nanoparticles by SurfaceEnhanced Raman Scattering. Science 1997, 275, 1102.