Síntese e caracterização de nanobastões e nanobipirâmides de Au para aplicação em biossensores plasmônicos

O presente trabalho visou a síntese e caracterização de nanopartículas de ouro (AuNPs) e sua aplicação na construção de biossensores plasmônicos utilizando para a detecção as técnicas de LSPR (ressonância de plasmon de superfície localizado) e SERS/SEF (espalhamento Raman intensificado por superfíci...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2015
Main Author: Peixoto, Linus Pauling de Faria lattes
Orientador/a: Andrade, Gustavo Fernandes Souza lattes
Co-advisor: Santos, Jacqueline Ferreira Leite lattes
Banca: Matos, Renato Camargo lattes, Santos, Diego Pereira dos lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora
Programa: Programa de Pós-graduação em Química
Department: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Portugês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/314
Resumo Português:O presente trabalho visou a síntese e caracterização de nanopartículas de ouro (AuNPs) e sua aplicação na construção de biossensores plasmônicos utilizando para a detecção as técnicas de LSPR (ressonância de plasmon de superfície localizado) e SERS/SEF (espalhamento Raman intensificado por superfície / fluorescência intensificada por superfície). As AuNPs foram sintetizadas na forma de nanobastões (AuNRs) e nanobipirâmides (AuNBs) utilizando o método de crescimento por partículas precursoras (seed) e utilizando surfactantes para direcionamento do crescimento das mesmas. Devido ao melhor rendimento obtido para AuNRs, avaliou-se apenas sua sensibilidade em suspensão ou imobilizadas em lâminas de vidro. Para a imobilização em vidro, o 3-mercaptopropiltrimetoxisilano foi utilizado como molécula ligante entre o vidro e as AuNPs e posteriormente os substratos modificados foram caracterizados por espectroscopia UV-VIS, microscopia eletrônica de varredura e voltametria cíclica. A superfície dos AuNRs foi modificada para a detecção de duas biomoléculas-prova: (1) estreptavidina, realizada pelo mecanismo de interação por bioafinidade com a biotina, utilizando cisteamina como ligante entre as AuNPs e a biotina; (2) anti-BSA, através do mecanismo de interação antígeno-anticorpo, ativando a superfície das AuNPs (previamente modificada com ácido mercaptoundecanóico) com N-(3-dimetilaminopropil)-N′-etilcarbodiimida e N-hidroxisuccinimida. A sensibilidade LSPR foi monitorada pelo deslocamento do máximo da banda do plasmon longitudinal dos AuNRs frente ao aumento do índice de refração local devido às modificações na superfície dos AuNRs, alcançando 297 nm RIU-1. A detecção por SERS foi realizada através do modo extrínseco, utilizando um corante (IR-820) como molécula marcadora sobre a superfície dos AuNRs. Os biossensores construídos tiveram desempenho satisfatório na detecção de moléculas provas, além de boa sensibilidade frente a modificações no índice de refração do meio; isso foi observado tanto para AuNPs em suspensão ou imobilizadas em lâminas de vidro. Os procedimentos reportados são simples, rápidos e eficientes para a aplicação em biossensores. Adicionalmente, a integração das AuNPs em suspensão (modificadas com moléculas marcadoras) com as AuNPs imobilizadas nas lâminas de vidro, se mostrou um método interessante para a detecção de biomoléculas utilizando SERS/SEF.
This work was focused on the synthesis and characterization of gold nanoparticles (AuNPs) for applying as LSPR (localized surface plasmon resonance) and SERS/SEF (surface enhanced Raman spectroscopy / surface enhanced fluorescence) based biosensors. AuNPs were synthesized in two different forms, nanorods (AuNRs) and nanobipyramids (AuNBs), controlling the growth of seeds by using surfactants. A better yield was obtained to AuNRs and therefore, only the sensitivity of these nanoparticles was evaluated either using the AuNRs in suspension or immobilized on glass slides. A monolayer of 3-mercaptopropylmetoxisilane was used as a linker between AuNPs and glass surface, and after the modified glass slides were characterized with UV-VIS spectroscopy, scanning electronic microscopy and cyclic voltammetry. AuNRs surface was modified aiming the detection of two probe molecules: (1) streptavidin allowed by the bioafinity for biotin, using cysteamine as monolayer between AuNPs and biotin; (2) anti-BSA allowed by an antigen-antibody interaction activating the surface (previously modified with mercaptoundecanoic acid) with N-(3-dimetilaminopropil)-N′-etilcarbodiimide and N-hidroxisuccinimide. The LSPR sensitivity was evaluated by monitoring shifts in the longitudinal plasmon mode of AuNRs with changes in local refractive index due to surface binding events, reaching 297 nm RIU-1. SERS sensitivity was carried out in an extrinsic mode using a dye (IR-820) as SERS label on AuNRs surface. The biosensors developed in this work (AuNPs in suspension and adsorbed on glass slides) are efficient as biosensor as they presented good sensitivity for change in refractive index and for surface binding with probe molecules. The main advantages of these biosensors is the simple methodology summed to the short time of analysis. In addition, coupling the labeled AuNPs in suspension with the AuNPs adsorbed on glass slides is an interesting methodology for SERS/SEF detection of biomolecules.