FUNCIONALIZAÇÃO DO ÓXIDO DE GRAFENO MAGNETIZADO COM ELEMENTOS FOTOSENSORES

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Reimann, M.T.W. (CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO) ; Azzolin, V.F. (CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO) ; Perini, M.C. (CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO) ; Mortari, S.R. (CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO) ; Rhoden, C.R.B. (CENTRO UNIVERSITÁRIO FRANCISCANO)

Resumo

O óxido de grafeno (GO) pode ser utilizado para oxidação de íons metálicos ou não metálicos, podendo ser empregado como oxidante eficaz frente ao Fe²⁺ em nanopartículas de Fe₃O₄ depositadas simultaneamente na superfície de GO. Nanopartículas de óxido de grafeno (GO.Fe₃O₄) apresentam comportamento magnético e eletroquímico útil para aplicações potenciais de armazenamento de energia e incorporação de novos elementos. Presentemente, os nanomateriais, com absorção antimicrobiana e metálica, têm sido objeto de pesquisa para aplicação biotecnológica no desenvolvimento de materiais com alta eficiência e baixa toxicidade.

Palavras chaves

Síntese orgânica; Fluoresceína; Nanopartículas

Introdução

O óxido de grafeno (GO) é considerado um material promissor para aplicações biológicas devido a sua funcionalidade superficial e excelente processabilidade aquosa. Essas propriedades são derivadas principalmente da estrutura química composta por carbonos sp³ e sp² e uma grande variedade de grupos funcionais (LOH et al,. 2010). Sua estrutura química e sua larga área superficial fazem com que sejam possíveis várias modificações químicas e suas funcionalizações fazem do óxido de grafeno uma excelente plataforma para carrear nanopartículas magnéticas. (KASSAEE MZ et al,. 2011). O GO pode ser utilizado para oxidação de íons metálicos ou não metálicos. Nas últimas décadas, os nanomateriais tem atraído grande atenção. Apesar disso, materiais com absorção antimicrobiana e metálica acarretam grandes desafios, no entanto estes materiais podem gerar grandes resultados no desenvolvimento humano. Deste modo, é importante o desenvolvimento de materiais para manter a eficiência e proteção a saúde humana. As nanopartículas magnéticas possuindo as propriedades superficiais e físico-químicas apropriadas têm sido amplamente estudadas para várias aplicações, tais como hipertermia, ressonância magnética (RM), reparação tecidual, fármacos, biossensibilidade e bioanálise. (YU MK et al. 2008). O objetivo deste trabalho é a funcionalização do óxido de grafeno magnético com elementos fotosensores, rastreando a consolidação de novas metodologias orgânico-sintéticas.

Material e métodos

A incorporação de elementos fotosensores ao GO funcionalizado, ocorre em processo reacional de três etapas, sendo a síntese do GO, a magnetização e a adição da aminofluoresceína ao mesmo, através de seu grupamento amino livre em uma reação clássica de acoplamento peptídico. O GO foi sintetizado através do método de Hummers (1958) modificado. Uma mistura de grafite e de nitrato de sódio foram oxidadas em solução concentrada de ácido nítrico e ácido sulfúrico, adicionando-se permanganato de potássio. E por último, peroxido de hidrogênio, solução de ácido clorídrico e água purificada, mantendo a mistura refrigerada durante 24 horas. O sobrenadante castanho claro foi recolhido e o GO foi separado por centrifugação e submetido ao dessecador. Para magnetizar o GO, utilizou-se água milliq desoxigenada, GO e óxido de ferro, e então basificou-se a solução. Após, a mistura foi submetida a irradiação ultrassônica e aquecimento. Sua extração ocorre utilizando sucessivamente acetona e metanol, e levado para a estufa para a evaporação dos solventes, obtendo assim, o GO magnetizado. A conjugação da aminofluoreceína se dá através dos cloretos ácidos previamente obtidos, ocorrendo sob atmosfera inerte e munido de condensador de refluxo, foram acrescidos o GOFe₃O₄-COCl, (cloretos ácidos), a este adicionado a amina (6-aminofluoreceína) e o tetrahidrofurano devidamente seco (THF). Os reagentes foram aquecidos, com agitação, em temperatura de refluxo por 48 horas. Após filtrou-se utilizando THF, seguido de diclorometano e lavados novamente com água em abundância. O material funcionalizado foi colocado para secar em bomba de vácuo e encaminhado para caracterização.

Resultado e discussão

A obtenção dos resultados deu-se através de espectroscopia Raman sendo uma das principais técnicas utilizadas para caracterização de carbono, principalmente por se tratar de um método não destrutivo e eficiente para se determinar as propriedades estruturais e eletrônicas. A figura 1 mostra os resultados obtidos para o GOFe₃O₄-fluoresceína funcionalizado com o grupo amino (Amida). Conforme apresentado na figura 1, verifica-se a presença de duas bandas em 1590 cm^-1 e 1345 cm^-1, indicando a presença dos grupos orgânicos funcionais. Outra técnica de caracterização empregada é a Espectroscopia de Infravermelho, que responde em forma de bandas as manifestações da presença de grupos funcionais na estrutura orgânica, resultante das vibrações das moléculas quando absorvem radiação infravermelha. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por FTIR Spectro One. Na figura 2, temos a presença de bandas expressivas em 3460,16 cm^-1, referindo-se ao grupo hidroxila, manifestando-se a presença do grupamento –OH na superfície do material. A frequência em 1625,26 cm^-1, refere-se ao grupamento da ligação carbono-oxigênio (R2C=O), indicando a presença de ácido carboxílico e as bandas remanescentes que surgem entre 1497,04 – 1452,60 cm^-1, relacionam-se a deformação axial das ligações C=C (RAMANATHAN et al., 2005) tem-se ainda, bandas em 588 cm^-1 originadas pelas vibrações de Fe-O do Grupamento Fe₃O₄ que foram incorporadas ao óxido de grafeno (BAJAJ; MALHOTRA; SUNJU, 2010).

Conclusões

Por meio dos resultados obtidos por Espectroscopia Raman e FTIR, pode-se concluir que a conjugação do óxido de grafeno ao grupamento amino sucedeu, ou seja, a rota sintética proposta foi adequada para a produção de GO.Fe₃O₄-fluoresceína, de maneira simples, e com altos rendimentos. Através dos resultados dos experimentos pôde-se determinar um indicativo de êxito do emprego de reações multicomponentes em sistemas funcionalizados com óxido de grafeno magnético, fornecendo a possibilidade de geração de análogos de peptídeos altamente funcionalizados.

Agradecimentos

Referências

BAJAJ B., MALHOTRA, B. D., CHOI, S. Preparation and characterization of bio-functionalizated iron oxide nanoparticles for biomedical application. Thin Solid Films. v. 519, p. 1219-1223, 2010.

KASSAEE MZ, MOTAMEDI E, MAJDI M. Magnetic Fe3O4-graphene oxide/polystyrene: Fabrication and characterization of a promising nanocomposite. Chem Eng J. v. 172, p. 540–549, 2011.

LOH KP, BAO Q, EDA G, CHHOWALLA M. Graphene oxide as a chemically tunable platform for optical applications. Nat Chem. v. 2, p. 1015-1024,2010.

RAMANATHAN T., FISHER F. T., RUOFF, R. S., BRINSON, L. C.; Amino-Functionalized Carbon Nanotubes for Binding to Polymers and Biological Systems. V. 17(6), p. 1290-1295, 2005.

YU M. K., JEONG Y. Y., PARK J., PARK S., KIM J.W., MIN J. J., KIM K., JON S.; Drug-loaded superparamagnetic iron oxide nanoparticles for combined cancer imaging and therapy in vivo. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. v. 47(29), p. 5362-5365, 2008.