Estudo da interação de biomoléculas com superfícies metálicas por espectroscopia SERS

Nesta dissertação foi utilizada a espectroscopia Raman intensificado por superfície (Surface Enhanced Raman Scattering – SERS) para monitorar a adsorção de moléculas de interesse biológico em superfície metálica de ouro ou cobre. Foram sintetizadas diferentes nanopartículas metálicas de ouro, varian...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2011
Main Author: Carvalho, Dhieniffer Ferreira de lattes
Orientador/a: Sant’Ana, Antonio Carlos lattes
Banca: Temperini, Marcia Laudelina Arruda lattes, Machado, Flávia lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
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/4297
Resumo Português:Nesta dissertação foi utilizada a espectroscopia Raman intensificado por superfície (Surface Enhanced Raman Scattering – SERS) para monitorar a adsorção de moléculas de interesse biológico em superfície metálica de ouro ou cobre. Foram sintetizadas diferentes nanopartículas metálicas de ouro, variando-se a concentração, a ordem de adição dos reagentes e a temperatura em que as sínteses foram feitas. Através dos espectros de extinção dos coloides metálicos foi possível estimar a distribuição de tamanhos obtida em cada uma das sínteses, e as amostras foram também analisadas por medidas de microscopia eletrônica de varredura e espalhamento dinâmico de luz. As nanopartículas de cobre foram obtidas em meio aquoso, sofrendo oxidação da superfície com formação de óxido de cobre (II), cuja cinética foi acompanhada por espectros de extinção. Quando um adsorbato com caráter redutor foi adicionado à superfície metálica, houve redução do óxido de cobre, presente na superfície da nanopartícula, permitindo a obtenção do espectro SERS da forma oxidada da espécie adsorvida. A molécula que possibilitou o estudo deste mecanismo redox foi a p fenilenodiamina, sendo obtido o espectro SERS da espécie oxidada radical cátion. Serotonina, adrenalina, L-carnosina, melatonina, rifampicina e albumina sérica bovina foram os adsorbatos utilizados para a obtenção dos espectros SERS em coloide de ouro. Estas moléculas apresentam anéis aromáticos, que contribuem para uma elevada polarizabilidade molecular e por isso se espera elevado sinal SERS. Estas espécies também possuem átomos de nitrogênio e oxigênio, os quais estão disponíveis como sítios de coordenação para a interação com a superfície metálica. Para obtenção dos espectros SERS foram utilizadas diferentes radiações excitantes, na busca da ressonância com as transições do plasmon de superfície localizado das nanopartículas de ouro. Foi ainda realizado o cálculo teórico vibracional para cada um dos adsorbatos estudados, isolados ou coordenados a um ou mais átomos de ouro ou cobre, através dos quais foi realizada a atribuição dos espectros Raman e SERS dos sólidos e dos complexos de superfície formados, respectivamente. Através desta atribuição e das regras de seleção de superfície foi possível determinar a geometria de adsorção da biomolécula à superfície da nanopartícula metálica.
In this dissertation the Surface Enhanced Raman Scattering (SERS) spectroscopy was used to monitor molecules with biological interest adsorbed on gold or copper metallic surfaces. Different gold metallic nanoparticles were synthesized varing the concentration, the addition order of the reagents and the temperature in which the syntheses were made. The size distributions were estimated for each colloid synthesis by the extinction spectra of the suspensions, and the samples were also analyzed by scanning electronic microscopy and dynamic light scattering techniques. Copper nanoparticles were obtained in aqueous media, undergoing surface oxidation with the formation of Cu(II) oxide, whose kinetic was followed by extinction spectra. When a reducer adsorbate was added to the nanoparticle suspension, the copper oxide, present in the metallic surfaces, undergoing reduction, allowing the achievement of SERS spectrum of the adsorbate in the oxidized form. The molecule which allowed the study of this redox mechanism was p-phenylenediamine, and the SERS spectrum was obtained from the radical cation species. Serotonin, adrenaline, L-carnosine, melatonin, rifampicin and bovine serum albumin were the adsorbates selected to obtain the SERS spectra in gold colloids. These molecules exhibit aromatic rings, whose is expected high contribution for the molecular polarizability, and in consequence of this a great SERS signal. Such species also have nitrogen and oxygen atoms, which are available coordination sites for interaction with the metallic surface. Different exciting radiations were used for searching of the resonance with the localized surface plasmon transitions of the gold nanoparticles. It was made the vibrational theoretical calculations for each studied adsorbate, isolated and coordinated to one or more gold or copper atoms, that were used for the assignment of Raman and SERS spectra of the solid and the surface complex, respectively. Through such assignment and the surface selection rules it was possible to determinate the adsorption geometry of biomolecule on the metallic surface.