Desenvolvimento de dispositivo híbrido para monitoramento ambiental usando reconhecimento de molécula-alvo em polímeros molecularmente impressos com marcador fotônico nanoestruturado

Abstract

O presente trabalho teve como objetivo a fabricação de um sistema híbrido de reconhecimento molecular para monitoramento ambiental, baseado em polímeros impressos molecularmente (MIPs), contendo uma parte opticamente ativa nanoestruturada como transdutor fotônico. Como molécula modelo, a cafeína foi escolhida por ser um indicador de esgoto doméstico em efluentes hídricos. A tese constitui a prova de conceito (PoC) de um novo processo proposto, em que uma nanoestrutura de carbono transporta simultaneamente a molécula-alvo e um marcador fotônico, induzindo uma proximidade para aliar a sensibilidade à seletividade do dispositivo molecular. A pesquisa foi dividida em duas partes, e partiu-se de um nível de maturidade tecnológica 1, (TRL, Technology Readiness Level), em que os conceitos fundamentais foram utilizados para a preparação da primeira parte opticamente ativa, o marcador fotônico, que resultou em novo material nanoestruturado híbrido constituído de nanotubos de carbono decorados com uma estrutura core-shell de nanopartículas de prata recobertas com complexo de európio (Eu(bttfa)3bipy), chegando-se a um TRL 3, demonstrando-se a prova de conceito experimentalmente. Na segunda parte da pesquisa, as cavidades moleculares foram obtidas pela remoção da molécula-alvo, transportada sobre o material nanoestruturado híbrido, em torno do qual foi feita a polimerização de ácido metacrílico. Denominou-se Smart-MIP o dispositivo desenvolvido, constituído por uma rede polimérica reticulada com sítios seletivos formados pela impressão molecular, em que nanoestruturas de carbono possuem a dupla função de transportar a molécula-alvo e o marcador fotônico. Com a remoção da molécula-alvo, a cavidade para reconhecimento molecular fica em posição estratégica em relação ao marcador fotônico. Foram realizados testes de reconhecimento molecular de cafeína em sistema aquoso e sistema etanólico, como prova de conceito (PoC, proof of concept), chegando-se a um dispositivo em TRL 5, avaliando-se e demonstrando-se a capacidade de reconhecimento molecular por espectroscopia e testes de seletividade a partir de ensaios de adsorção com estruturas moleculares semelhantes à cafeína.