Síntese de solução coloidal de nanopartículas de ouro para aplicação em dispositivos de detecção de biomarcadores
| Orientador(a) (dc.contributor.advisor) | Rocha, Tatiana Louise Avila de Campos | |
| Lattes Orientador(a) (dc.contributor.advisorLattes) | http://lattes.cnpq.br/9378565098589680 | pt_BR |
| Autor(a) (dc.contributor.author) | Moraes, Duane da Silva | |
| Autor(a) Lattes (dc.contributor.authorLattes) | http://lattes.cnpq.br/8535434625876752 | pt_BR |
| Data de Disponibilização (dc.date.accessioned) | 2022-07-06T16:35:11Z | |
| dc.date.available (dc.date.available) | 2022-07-06T16:35:11Z | |
| Data da defesa / Data do evento (dc.date.issued) | 2022-01-14 | |
| Abstract (dc.description.abstract) | The gold nanoparticles (GNPs) have become strong candidates for applications in biosensors, as they have high electrical conductivity and catalytic activity, corrosion resistance, biocompatibility, low cytotoxicity, high stability in biological fluids and easy functionalization. One of the most consolidated methodologies in the literature for the synthesis of GNPs is the chemical reduction of Au3+ ions in metallic gold through chemical reducing agents, and any change in the synthesis parameters, as well as the insertion of stabilizing reagents influence the shape and size of the nanoparticles. Considering the above, the objective of this work is to study the synthesis of gold nanoparticles, aiming its application in biosensors. The methodological process was divided into three stages: the first stage consists of the study of the most suitable reducing agent for the synthesis of GNPs, in which the agents Sodium Citrate and Sodium Borohydride were evaluated; in the second stage, other synthesis parameters were evaluated, such as stirring speed, reduction agent addition speed and molar ratio between the reducing agent and precursor; in the third step, the GNPs solution chosen as the promising synthesis was functionalized with Polyethyleneimine to activate its surface and enable the bioreceptor coupling. All syntheses performed showed the characteristic band of metallic gold between 500 and 550 nm in the UV-visible analysis, confirming the formation of gold nanoparticles. The colloidal solutions synthesized with Sodium Citrate showed more intense coloration, the experimental method is simpler and requires less reaction time, compared to GNPs produced with Sodium Borohydride. The characterization analyzes of the samples from the second stage revealed that the higher the stirring speed of the system, the greater the diffusion speed of the chemical species in solution and the smaller the size of the gold nanoparticles. Regarding the molar ratio between precursor and reducing reagents added to the synthesis, it can be concluded that there is an ideal molar ratio and that higher or lower concentrations of the reducing agent in the solution contribute to an increase in the size of GNPs. Finally, regarding the addition speed of the reducing agent in the reaction medium, it can be inferred that a slower addition causes the production of larger nanoparticles, with variability of sizes and agglomerates. The results of the third stage of the work presented the possibility of functionalizing the gold nanoparticles with Polyethyleneimine, which interacts with GNPs by Van der Waals forces. The electrochemical characterization of commercial electrodes modified with functionalized gold nanoparticles revealed a significant reduction in charge transfer resistance when compared to the unmodified device, due to the conductive capacity of GNPs, contributing to the increased sensitivity of the electrodes in detecting chemical/biological reactions. Thus, it is concluded that it is possible to apply the solution of functionalized gold nanoparticles produced in this work in the construction of biosensors and that the next step of the study should focus on the bioreceptor coupling, which will depend, in turn, on the target biomarker for the diagnosis. | en |
| Resumo (dc.description.resumo) | As nanopartículas de ouro (AuNPs) se tornaram fortes candidatas para aplicações em biossensores, uma vez que apresentam elevada condutividade elétrica e atividade catalítica, resistência à corrosão, biocompatibilidade, baixa citotoxicidade, alta estabilidade em fluidos biológicos e fácil funcionalização. Uma das metodologias mais consolidadas na literatura para a síntese de AuNPs consiste na redução química de íons Au3+ em ouro metálico através de agentes redutores químicos, sendo que qualquer alteração nos parâmetros da síntese, bem como a inserção de reagentes estabilizantes influencia no formato e tamanho das nanopartículas produzidas. Diante do exposto, esse trabalho tem como objetivo estudar a síntese de nanopartículas de ouro, visando a sua aplicação em biossensores. O processo metodológico foi dividido em três etapas: a primeira etapa consistiu no estudo do agente redutor mais adequado para a síntese de AuNPs, no qual avaliou-se os agentes Citrato de Sódio e Borohidreto de Sódio; na segunda etapa, avaliaram-se outros parâmetros da síntese, como velocidade de agitação, velocidade de adição do agente redutor e relação molar entre os agentes redutor e precursor; na terceira etapa, a solução de AuNPs escolhida como a síntese promissora foi funcionalizada com Polietilenoimina para ativação da sua superfície e possibilitar o acoplamento do bioreceptor. Todas as sínteses realizadas apresentaram a banda característica do ouro metálico entre 500 e 550 nm na análise de UV-visível, confirmando a formação das nanopartículas de ouro. As soluções coloidais sintetizadas com Citrato de Sódio apresentaram coloração mais intensa, além do método experimental ser mais simples e demandar menos tempo de reação, em comparação às AuNPs produzidas com Borohidreto de Sódio. As análises de caracterização das amostras da segunda etapa revelaram que quanto maior a velocidade de agitação do sistema, maior será a velocidade de difusão das espécies químicas em solução e menor será o tamanho das nanopartículas de ouro. Em relação à razão molar entre os reagentes precursor e redutor adicionados à síntese, pode-se concluir que existe uma relação molar ideal e que maiores ou menores concentrações do agente redutor na solução contribui para um aumento no tamanho das AuNPs. Por fim, quanto à velocidade de adição do agente redutor no meio reacional, pode-se inferir que uma adição mais lenta ocasiona a produção de nanopartículas maiores, com variabilidade de tamanhos e aglomerados. Os resultados da terceira etapa do trabalho apresentaram a possibilidade de funcionalizar as nanopartículas de ouro com Polietilenoimina, que interage com as AuNPs por forças de Van der Waals. A caracterização eletroquímica de eletrodos comerciais modificados com as nanopartículas de ouro funcionalizadas revelou uma redução significativa na resistência à transferência de cargas quando comparado com o dispositivo não modificado, devido à capacidade condutiva das AuNPs, contribuindo para o aumento na sensibilidade dos eletrodos em detectar reações químicas/biológicas. Assim, conclui-se que é possível aplicar a solução de nanopartículas de ouro funcionalizadas produzidas neste trabalho na construção de biossensores e que o próximo passo do estudo deve focar no acoplamento do bioreceptor que dependerá, por sua vez, do biomarcador alvo do diagnóstico. | pt_BR |
| Agência de fomento (dc.description.sponsorship) | UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| URI (dc.identifier.uri) | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/11810 | |
| Idioma (dc.language) | pt_BR | pt_BR |
| Nome da instituição (dc.publisher) | Universidade do Vale do Rio dos Sinos | pt_BR |
| País da Instituição (dc.publisher.country) | Brasil | pt_BR |
| Departamento (dc.publisher.department) | Escola Politécnica | pt_BR |
| Sigla da Instituição (dc.publisher.initials) | Unisinos | pt_BR |
| Programa (dc.publisher.program) | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica | pt_BR |
| Direitos de acesso ao documento (dc.rights) | openAccess | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Nanopartículas de ouro | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Citrato de sódio | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Borohidreto de sódio | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Biossensores | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Funcionalização | pt_BR |
| Assunto (dc.subject) | Polietilenoimina | en |
| Assunto (dc.subject) | Gold nanoparticles | en |
| Assunto (dc.subject) | Sodium citrate | en |
| Assunto (dc.subject) | Sodium borohydride | en |
| Assunto (dc.subject) | Biosensors | en |
| Assunto (dc.subject) | Functionalization | en |
| Assunto (dc.subject) | Polyethyleneimine | en |
| Tema (CNPq) (dc.subject.cnpq) | ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Elétrica | pt_BR |
| Título (dc.title) | Síntese de solução coloidal de nanopartículas de ouro para aplicação em dispositivos de detecção de biomarcadores | pt_BR |
| Tipo de arquivo (dc.type) | Dissertação | pt_BR |
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