Estudo da síntese de carbon dots via carbonização hidrotérmica e avaliação frente à biossistemas

Autor: Simões, Mateus Batista, 1990
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnicampUniversidade Estadual de CampinasUNICAMP.
Druh dokumentu: masterThesis
Popis: Orientador: Oswaldo Luiz Alves
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química
Made available in DSpace on 2018-08-26T03:04:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoes_MateusBatista_M.pdf: 4986679 bytes, checksum: 2b115e73f65ae444a8545b2ab4b05173 (MD5) Previous issue date: 2014
As diferenças nas propriedades observadas considerando um material no seu estado bulk e na sua escala nanométrica são, possivelmente, a característica mais marcante e fascinante da nanotecnologia. Os carbon dots são nanomateriais baseados em carbono que apresentam fluorescência quando menores do que 10 nm, mas que podem fluorescer após tratamento da sua superfície, quando em partículas da ordem de até 100 nm. É interessante notar que o comprimento de onda no qual ocorrerá a fluorescência é dependente do tamanho das partículas. Assim, é possível modular a fluorescência controlando o tamanho dos carbon dots, os quais apresentam grande potencial para aplicação em fotocatálise, bioimagem, sensores e optoeletrônica, sendo possível funcionalizar estes materiais, objetivando uma aplicação in vivo, a fim de aumentar sua biocompatibilidade. As sínteses hidrotérmicas vêm despertando interesse para a obtenção dos carbon dots, por ser uma técnica simples, econômico e eficiente. Além disto, é possível obter materiais com grande homogeneidade e com controle de morfologia e tamanho, fatores estes que irão influenciar a fluorescência. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo estudar a influência das condições de síntese hidrotérmica na fluorescência dos carbon dots, realizar a funcionalização deste material e avaliar a capacidade de utilização in vivo do material por meio de ensaios de hemólise. Carbon dots foram obtidos por meio da carbonização hidrotérmica de glicose e as condições de síntese foram otimizadas utilizando-se um planejamento fatorial. Observou-se que temperatura e tempos de síntese elevados e uma menor concentração inicial da fonte de carbono leva a nanopartículas com maior rendimento quântico (variando entre 3,3 e 5,8%). Os carbon dots foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, espectroscopia na região do ultravioleta-visível, microscopia eletrônica de transmissão, além de ter seu perfil de fluorescência estudado, sendo que o máximo de excitação ocorre na região do ultravioleta e o máximo de emissão na região do azul. Testes hemolíticos foram realizados com as nanopartículas que apresentaram maior rendimento quântico e mostraram que não há indução de hemólise, demonstrando que o material tem elevado potencial para aplicação in vivo. Por fim, utilizando-se as condições ótimas de síntese, carbon dots também foram obtidos por meio da carbonização hidrotérmica de pectina, demonstrando que o método de síntese é robusto e válido para fontes de carbono alternativas. Os carbon dots obtidos de pectina apresentam um rendimento quântico de 3,6% e foram caracterizados pelas mesmas técnicas utilizadas para os carbon dots de glicose
The differences in observed properties considering a material in its bulk state and its nanoscale are possibly the most striking and fascinating feature of nanotechnology. Carbon dots are carbon-based nanomaterials that present fluorescence when smaller than 10 nm, but may fluoresce after treatment of its surface considering particles of the order of until 100 nm. Interestingly, the wavelength at which the fluorescence occurs is dependent on the particle size. Thus, it is possible to modulate the fluorescence controlling the size of the carbon dots, which have great potential for application in photocatalysis, bioimage, optoelectronics and sensors, being possible to functionalize these materials, aiming an application in vivo, in order to increase its biocompatibility. The hydrothermal syntheses have attracted interest for obtaining the carbon dots, being a simple, cheap and efficient technique. Moreover, it is possible to obtain materials with high homogeneity and controlled morphology and size, factors that will influence the fluorescence. Thus, the present work aimed to study the influence of the conditions of hydrothermal synthesis in the fluorescence of carbon dots, perform the functionalization of this material and evaluate the ability to in vivo use of the material by hemolytic trials. Carbon dots were obtained by hydrothermal carbonization of glucose and the synthesis parameters were optimized by a factorial design of experiments. It was observed that higher temperature and time of synthesis and a lower initial concentration of the carbon source leads to nanoparticles with a higher quantum yield (varying between 3.3 and 5.8%). The carbon dots were characterized by infrared spectroscopy, ultraviolet-visible spectroscopy, transmission electron microscopy, beyond to have its fluorescence profile studied, and it was observed that the maximum excitation occurs at the ultraviolet range and the maximum emission at the blue range of the spectrum. Hemolytic trials were performed with the nanoparticles of highest quantum yield, and the results showed that no hemolysis was provoked, demonstrating that he material have a raised potential to in vivo applications. Lastly, with the optimized synthesis parameters, carbon dots were also obtained by hydrothermal carbonization of pectin, evidencing that the synthesis protocol is robust and effectual to alternatives carbon sources. The carbon dots of pectin presented a quantum yield of 3.6% and were characterized by the same techniques utilized to the carbon dots of glucose
Mestrado
Quimica Inorganica
Mestre em Química
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: