Banca de QUALIFICAÇÃO: ALDEBARA FAUSTO FERREIRA
Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.DISCENTE: ALDEBARA FAUSTO FERREIRA
DATA : 02/02/2024
LOCAL: Defesa remota
TÍTULO:
Síntese de sólido dispersível de NP-Fe3O4@Alginato e de pontos quânticos de enxofre (SQDs) por abordagens não-convencionais
PALAVRAS-CHAVES:
Sonoquímica; Óxido de ferro; Ablação a laser; Pontos quânticos de enxofre; Análise por imagem digital de fluorescência.
PÁGINAS: 102
RESUMO:
Distante das condições normais de síntese, em condições de pressões e temperaturas extremas (0,5 – 200 GPa e 500 – 9000 K), o ambiente reacional pode ser caótico, de difícil descrição e possibilitar reações diversas das que ocorrem em condições clássicas. O moinho de bolas, a ablação a laser, o ultrassom e a explosão elétrica têm a capacidade de gerar localmente temperaturas e pressões elevadas, transferindo energia seja por choque mecânico ou por processo de cavitação (que podem ter origem térmica, óptica, hidrodinâmica ou acústica). Ambientes como esses, que se convenciona chamar muitas vezes de não-convencionais, podem ser um bom caminho para explorar novas rotas de síntese e obter materiais com novas morfologias e propriedades. A liberação, em 2018, pela FDA (Food and Drug Administration) americana, de um composto de nanopartículas de óxido de ferro, Feraheme® (ferumoxytol), para uso em tratamento de pessoas com anemia por deficiência de ferro tem reacendido o interesse pelo uso de nanocompostos de óxido de ferro em aplicações de biomédicas, inclusive imageamento por ressonância magnética (MRI). O Feraheme® e outros compostos similares anteriores a ele, são soluções prontas de nanopartículas de óxido de ferro estabilizadas. Contudo, em termos biossegurança, estabilidade e praticidade de transporte, materiais sólidos são mais vantajosos. Nesse sentido, busco aqui propor a obtenção de sólidos dispersíveis de nanopartículas de óxido de ferro (Fe3O4, ou magnetita) estabilizadas por material polimérico (ou seja, NP - Fe3O4@polímero) aplicando a metodologia de ultrassom como meio de promover um ambiente não-convencional de síntese para a formação de nanopartículas de magnetita (Fe3O4) a partir da oxidação do cátion ferroso (Fe2+). A partir de uma concentração fixa de sulfato ferroso (0,1 mol.L-1), buscou-se investigar o efeito da concentração do ácido algínico, um biopolímero, nas propriedades nas nanopartículas do nanocompósito NP - Fe3O4@alginato. Um material sólido dispersível foi obtido ao sintetizar as nanopartículas de magnetita em uma solução básica (1,0 M) com concentração de alginato de 2,00×10-2 g.mL-1, purificando o material a partir de precipitações sucessivas na presença de acetona 30 %v/v. Sínteses com concentrações mais baixas de alginato não resultaram em um compósito dispersível. O compósito dispersível foi caracterizado apresentando tamanho de cristalito médio de 6,5 ± 0,1 nm, calculado pela equação de Scherrer e tamanho de partícula de 6,7 ± 0,6 nm, calculado com base na equação de Langevin para uma partícula superparamagnética. Além disso, o raio hidrodinâmico calculado foi de 92,36 ± 0,24 nm, quando disperso em água, de 116.94 ± 2,56 nm e de 350,77 ± 21,74 nm, quando disperso em solução de salina de (PBS) (1x) e NaCl (0,9% w/w), respectivamente. Os valores de relaxatividade r1 e r2, em água, foram de 4,39 e 63,3 s-1.mM-1, respectivamente, com r2/r1 = 14,4, utilizando um campo contante de B = 0.47 T, o que sugere aplicações como agente de contraste com interação para T2. Adicionalmente, sínteses com concentração de alginato maiores (2,50×10-2; 3,00×10-2; 3,50×10-2 e 4,00×10-2 g.mL-1) foram realizadas a fim de investigar se havia mudança significativa nas propriedades do compósito para concentrações elevadas do biopolímero. Nesse caso, o processo de purificação passou a ser o de precipitações sucessivas na presença de acetona 30, 55, 75 %v/v, em sequência. Nesses casos, os resultados obtidos demonstraram que não há mudança significativa na estabilidade e dispensabilidade do compósito NP - Fe3O4@alginato e que o tamanho das nanopartículas de Fe3O4 praticamente mantem seu tamanho médio independente da concentração de alginato. Em se tratando de materiais luminescentes, pontos quânticos de enxofre (SQDs) têm recebido grande atenção nos últimos anos devido às suas propriedades químicas, ópticas e biológicas únicas. No entanto, o longo tempo de reação, o baixo rendimento quântico de fotoluminescência (PLQY) e a baixa eficiência de conversão de S para SQDs (inferior a 1%) foram apontados como desafios nos primeiros trabalhos publicados a partir de 2018. A ablação a laser, por ser uma metodologia física conhecida por ser aplicada na obtenção de nanopartículas metálicas e óxidos foi empregada, pela primeira vez, como alternativa na obtenção de SQDs de alto rendimento PLQY. Neste trabalho, um laser de femtosegundo foi aplicado na sintetize de SQDs. O pó de enxofre elementar (S) foi ablado em solução aquosa alcalina contendo PEG-400 durante 1 h. À solução transparente de coloração castanha obtida foi adicionada solução de peróxido de hidrogênio na proporção de 3:4 (solução de enxofre:solução de peróxido). Rendimento quântico (PLQY) de 74 % foi alcançado ao utilizar solução de peróxido 7,5 %v/v. Esse foi o maior rendimento quântico já obtido quando comparado com dados da literatura para SQDs estabilizados em PEG-400, e o segundo maior quando comparado ao rendimento quântico do SQD estabilizado em etilenodiamina. Utilizar o ultrassom para a síntese das nanopartículas de magnetita não resultou em diferenças significativas às propriedades do material sendo o principal avanço a obtenção de um compósito sólido magnético nanoestruturado dispersível em água. Para a obtenção dos SQDs, a utilização do laser foi de suma importância para que o resultado de PLQY fosse superior aos observados atualmente na literatura.
MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - LEONIS LOURENÇO DA LUZ - UFPE
Externo ao Programa - 2887152 - SERGIO DE LEMOS CAMPELLO - nullInterno - 1314469 - VAGNER BEZERRA DOS SANTOS
Presidente - 1131289 - WALTER MENDES DE AZEVEDO