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

Abstract

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.