Utilização de quitosana no controle sobre a formação de hot spots e protetor superficial de nanoesferas de ouro para estudos de adsorção por espalhamento Raman intensificado por superfície

A proteção superficial de nanoesferas de ouro (AuNEs) pode fornecer uma maior estabilidade coloidal, importante quando se trabalha com sistemas biológicos, por apresentarem situações diversas que podem levar à agregação das AuNEs. O biopolímero quitosana (Quit) é um material atóxico, apresenta baixo...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2018
Main Author: Oliveira, Débora Guimarães de lattes
Orientador/a: Andrade, Gustavo Fernandes Souza lattes
Banca: Temperini, Marcia Laudelina Arruda lattes, Almeida, Mariana Ramos de lattes
Format: Tese
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/8008
Resumo Português:A proteção superficial de nanoesferas de ouro (AuNEs) pode fornecer uma maior estabilidade coloidal, importante quando se trabalha com sistemas biológicos, por apresentarem situações diversas que podem levar à agregação das AuNEs. O biopolímero quitosana (Quit) é um material atóxico, apresenta baixo custo, e vem sendo muito utilizado em sistemas biológicos para diagnóstico de doenças. Sistemas sensíveis, como os biossensores utilizados na detecção de moléculas adsorvidas em AuNEs, podem ser monitorados por mudança na banda de ressonância de plasmon de superfície localizado (LSPR) e pela utilização da técnica de espalhamento Raman intensificado por superfície (SERS). Quando as moléculas são adsorvidas nas superfícies das AuNEs é possível observar a indução de agregação da suspensão coloidal pela mudança na banda LSPR. Devido à sensibilidade analítica, as superfícies das AuNEs são protegidas para evitar agregação e precipitação coloidal, e a obtenção de resultados falso-positivos. Esta tese teve como objetivo realizar vários estudos utilizando as AuNEs protegidas superficialmente por Quit para oferecer uma maior estabilidade e controlar a formação de hot spots na presença do analito. Para tal, sempre foram realizados experimentos comparando as AuNEs com e sem proteção superficial por Quit. Os estudos iniciais observaram a resistência à agregação das AuNEs com relação ao tempo de exposição em temperatura ambiente. Seguindo o raciocínio as AuNEs também foram expostas à diferentes concentrações dos agentes agregantes etanol (EtOH) e KCl. Os analitos utilizados como molécula prova para o SERS e também para observar possíveis mudanças na banda LSPR, foram os corantes: cristal violeta (CV), rodamina 6G (R6G) e IR-820, que apresentam cargas superficiais positiva ou negativa; a fim de identificar alguma preferência na adsorção por carga superficial do analito. Para os estudos em espectroscopia SERS, foram realizadas medidas variando concentração de Quit na presença dos corantes juntos ou separados, além de observar a interferência na ordem de adição do corante no sinal SERS. A Quit se mostrou promissora para aumentar a estabilidade das AuNEs e, portanto, experimentos para tentar modular e controlar a formação de hot spots foram realizados. O efeito SERS foi utilizado como uma ferramenta analítica em que foi estudada a relação direta do sinal SERS obtido dos corantes, com a sua concentração em solução. A partir destes resultados, foi possível construir isotermas de adsorção dos corantes estudados, que foram ajustadas ao modelo de Langmuir.
The surface protection of gold nanospheres (AuNEs) can provide greater colloidal stability, important when work with biological system, because the present diverse situations that can lead to the aggregation of AuNEs. The chitosan biopolymer (Quit) is a non-toxic material, presents low cost, and has been widely in biological systems for the diagnosis of diseases. Sensitive systems, such as biosensors used in detection of adsorbed molecules in AuNEs, can be monitored by changing in Localized Surface Plasmon Resonance´s band (LSPR) and by use of Surface-Enhanced Raman Spectroscopy technique (SERS). When the molecules are adsorbed on the AuNEs surfaces is possible to observe the induction of aggregation of the colloidal suspension by the change in the LSPR band. Due to the analytical sensitivity, the surfaces of the AuNES are protected to avoid aggregation and colloidal precipitation, and to obtain false positive results. This thesis aimed to perform several studies using the AuNEs surface protected by Quit to offer greater stability and to control the formation of hot spots in the presence of the analyte. For this, experiments were always done to compare the AuNEs with and without surface protection by Quit. The initial studies observed the resistance to AuNEs aggregation in relation to exposure time at room temperature. Following the reasoning, the AuNEs were also exposed to different concentrations of the aggregating agents ethanol (EtOH) and KCl. The analytes that were used as a test molecule for the SERS and also to observe possible changes in the LSPR band were the dyes: crystal violet (CV), rhodamine 6G (R6G) and IR-820, which have positive or negative surface charges; in order to identify some preference in surface adsorption of the analyte. For the SERS spectroscopy studies, measurements were performed varying the concentration of Quit in the presence of the dyes together or separated, besides observing the interference in the order of dye addition in the SERS signal. The Quit proved promising to increase the stability of AuNEs and, therefore, modification experiments, aiming at modulate and control the formation of hot spots, were performed. The SERS effect was used as an analytical tool in which the direct relationship of the SERS signal obtained from the dyes with their concentration in solution was studied. From these results, it was possible to construct adsorption isotherms of the studied dyes, which were adjusted to the Langmuir model.