Desenvolvimento de compósitos e suas aplicações para sensoriamento, remediação ambiental, purificação de DNA, e atividade antitumoral e bactericida

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: RATKOVSKI, Gabriela Plautz
Orientador(a): MELO, Celso Pinto de
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Fisica
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Física da Matéria Condensada
Nanopartículas magnéticas
Nanocompósitos híbridos
Polímeros condutores
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40633
Resumo: RATKOVSKI, Gabriela Plautz, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: PLAUTZ, G. L.
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spelling RATKOVSKI, Gabriela Plautzhttp://lattes.cnpq.br/7050068089990258http://lattes.cnpq.br/4505138524062254MELO, Celso Pinto de2021-07-22T14:53:21Z2021-07-22T14:53:21Z2020-08-28RATKOVSKI, Gabriela Plautz. Desenvolvimento de compósitos e suas aplicações para sensoriamento, remediação ambiental, purificação de DNA, e atividade antitumoral e bactericida. 2020. Tese (Doutorado em Física) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/40633RATKOVSKI, Gabriela Plautz, também é conhecido(a) em citações bibliográficas por: PLAUTZ, G. L.Nesse trabalho abordamos a preparação e a caracterização de diversos tipos de materiais nanoestruturados e suas aplicações para o sensoriamento de íons fosfato, remoção de contaminantes, e purificação de ácidos nucleicos, e como agentes terapêuticos e antibacterianos. Especificamente, os materiais aqui desenvolvidos e caracterizados foram: i) nanopartículas de ferrita de cobalto (CoFe2O4 NPs), com a superfície modificada através da imobilização de sonda de DNA marcadas com fluoróforo (CoFe/ssDNA*); ii) compósitos magnéticos híbridos de Alginato/Quitosana/CoFe2O4NPs, obtidos pela técnica de gelificação ionotrópica, revestidos pelo polímero condutor (PC) polipirrol (PPy@Alg/Qui/CoFeNPs); iii) nanocompósitos magnéticos (NCMs) constituídos por CoFe2O4 NPs com a superfície recoberta com polipirrol (CoFe/PPy); iv) compósito de Ag/Polianilina, formados a partir da síntese de uma reação redox simultânea entre o metal e o PC. A plataforma de CoFe/ssDNA* foi desenvolvida para a detecção por fluorescência sensível e seletiva de íons fosfato. Para isso, foi explorada a extinção de fluorescência que ocorre quando o fluoróforo se liga à superfície das NPs. Desse modo, nosso método de detecção consiste na recuperação da intensidade da fluorescência observada quando uma amostra contendo íons fosfato é colocada em contato com a plataforma, devido ao desprendimento das sondas de DNA imobilizadas pelos íons fosfato presentes na solução. Nossos resultados indicam ser este procedimento um método simples, rápido e altamente sensível, e que apresenta um limite de detecção de 1,75 nM. Os NCM PPy@Alg/Qui/CoFeNPs foram também utilizados para a remoção do corante de azul de metileno em meios aquosos. Estudos cinéticos e termodinâmicos da adsorção revelaram que, utilizado na sua forma em pó, o compósito apresentou vantagens relativamente a seu uso na sua forma em pérola, com uma capacidade de absorção superior em um menor intervalo de tempo. Para ambas as formas do compósito ocorre o incremento na capacidade de adsorção com o aumento da temperatura. O compósito magnético CoFe/PPy foi ainda utilizado como adsorvente de fase sólida para a purificação de ácidos nucleicos. Para isso, foram desenvolvidos protocolos de purificação do DNA total extraído a partir de amostras de sangue total. Nossos resultados indicam que o uso do compósito CoFe/PPy é simples e rápido, levando a um bom rendimento de DNA. Seu desempenho é equivalente ao de kits comerciais, com a qualidade necessária para que seja possível usá-lo em protocolos regulares de biologia molecular, como a Reação em Cadeia da Polimerase (PCR). Por fim, apresentamos resultados relativos à preparação, caracterização e aplicação do compósito fluorescente de Ag/Polianilina. Embora ainda preliminares, ensaios de citotoxicidade usando células Vero indicaram que a excelente biocompatibilidade desse compósito. Esse compósito se mostrou também eficaz na redução da viabilidade de células HeLa, de carcinoma cervical humano, e células bacterianas Gram-negativas (E. coli), indicando o potencial antitumoral e antibacteriano do compósito de Ag/Polianilina.FACEPEIn this work, we discuss the preparation and characterization of several types of nanostructured materials and their applications for sensing phosphate ions, removing contaminants, purifying nucleic acids, and as therapeutic and antibacterial agents. Specifically, the materials developed and characterized here were: i) nanoparticles of cobalt ferrite (CoFe2O4 NPs), whose surface had been modified through immobilizing a DNA probe marked with a fluorophore (CoFe/PPy); ii) hybrid magnetic composites of Alginate/Chitosan/CoFe2O4NPs, which were obtained by ionotropic gelation technique, with the surface covered by polypyrrole (PPy@Alg/Qui/CoFeNPs); iii) magnetic composite consisting of CoFe2O4 NPs with the surface covered by polypyrrole (CoFe/PPy); iv) composite of Ag/Polyaniline, formed by a simultaneous redox reaction synthesis between the metal and the PCs. The CoFe/ssDNA* platform was developed for the sensitive and selective detection of phosphate ions by fluorescence. For this, the fluorescence extinction characteristic was explored when the fluorophore binds to the surface of the NPs. Our detection method consists of the recovering of the fluorescence intensity when a sample containing phosphate ions is placed in contact with the platform, due to the detachment of the previously immobilized DNA probes by the phosphate ions present in the solution. Our results indicate that this procedure is a simple, fast, and highly sensitive method, with a detection limit of 1.75 nM. In sequence, the PPy@Alg/Qui/CoFeNP NCMs were used to remove the methylene blue dye from aqueous media. Kinetic and thermodynamic studies of adsorption revealed that the use of the composite in its powder form had advantages over than its pearl form, with a superior absorption capacity in a shorter time. In both forms, the composite showed an increase in the adsorption capacity with increasing temperature. We tested the use of the magnetic composite CoFe/PPy as a solid phase adsorbent of nucleic acids and developed protocols for the purification of DNA extracted from whole blood samples. Our results indicate that the CoFe/PPy composite can be used in simple and fast methods for obtaining a good DNA yield. In this, the performance of this magnetic composite is equivalent to those of commercial kits in producing DNA samples with the adequate quality for use in regular molecular biology protocols, such as Polymerase Chain Reactions (PCR). Finally, we present results regarding the preparation, characterization, and biomedical application of the fluorescent composite Ag/Polyaniline. Preliminary cytotoxicity tests using Vero cells indicated good biocompatibility of the composite. Also, the composite proved to be effective in reducing the viability of human cervical carcinoma (HeLa) cells and Gram-negative bacteria (E. coli), indicating a possible antitumor and antibacterial activity of the Ag/Polyaniline composite.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em FisicaUFPEBrasilAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessFísica da Matéria CondensadaNanopartículas magnéticasNanocompósitos híbridosPolímeros condutoresDesenvolvimento de compósitos e suas aplicações para sensoriamento, remediação ambiental, purificação de DNA, e atividade antitumoral e bactericidainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPECC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40633/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTESE Gabriela Plautz Ratkovski.pdf.txtTESE Gabriela Plautz Ratkovski.pdf.txtExtracted texttext/plain460433https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40633/4/TESE%20Gabriela%20Plautz%20Ratkovski.pdf.txtd44ace9bc8cbf02cf5687726c01f1088MD54THUMBNAILTESE Gabriela Plautz Ratkovski.pdf.jpgTESE Gabriela Plautz Ratkovski.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1221https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40633/5/TESE%20Gabriela%20Plautz%20Ratkovski.pdf.jpg0d1b7cc28e0cbd92826b41308d247d84MD55ORIGINALTESE Gabriela Plautz Ratkovski.pdfTESE Gabriela Plautz Ratkovski.pdfapplication/pdf7186063https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/40633/1/TESE%20Gabriela%20Plautz%20Ratkovski.pdf6a1b4a0744a7190968cde7e26587de39MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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