Micromanipulação de partículas superparamagnéticas utilizando feixes de Bessel e estudo das interações DNA-líquidos iônicos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Andrade, Ulisses Moreira Silveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Física
• Palavras-chave em Português: Óptica física; Feixes de laser; Ondas eletromagnéticas; Dinâmica molecular; Estrutura molecular; Íons - Estrutura; DNA; Áreas Clássicas de Fenomenologia e suas Aplicações
• Link de acesso: https://locus.ufv.br//handle/123456789/31104; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2023.054

Este trabalho está dividido em duas partes. Na primeira, propomos uma pinça óptica que utiliza um feixe de Bessel e é capaz de capturar de forma estável microesferas superparamagnéticas. A constante de força é praticamente independente do raio do feixe de Bessel e da altura da microesfera (distância medida em relação à lamínula), indicando que as microesferas podem ser capturadas com alta precisão dentro de uma ampla faixa de valores desses parâmetros. Por outro lado, a constante de força exibe o aumento linear esperado com a potência do laser, apesar do coeficiente de absorção das esferas superparamagnéticas não ser desprezível. Um modelo de óptica geométrica que considera a aberração esférica e a absorção de luz pelas microesfe- ras foi utilizado para prever a constante de força, apresentando excelente concordância com os dados experimentais. Os resultados aqui apresentados avançam no campo da manipulação de aprisionamento óptico de partículas magnéticas absorventes, e aplicações futuras envolvem, por exemplo, o projeto de novas pinças híbridas optomagnéticas. Na segunda parte, realiza- mos uma caracterização robusta das interações moleculares entre a molécula de DNA e dois líquidos iônicos à base de imidazólio (LIs): cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim]Cl) e 1-octil-3- cloreto de metilimidazólio ([omim]Cl), usando abordagens de molécula única (pinças ópticas e magnéticas) e técnicas de múltiplas moléculas (calorimetria isotérmica de titulação e condutometria). As pinças ópticas e magnéticas permitiram obter as alterações nas proprieda- des mecânicas dos complexos de DNA formados com os dois LIs, bem como os parâmetros físico-químicos (de ligação) relevantes da interação. Apesar da fraca interação medida entre o DNA e os LIs, identificamos uma transição no regime de elasticidade do polímero dos comple- xos formados, o que resulta em uma compactação relevante do DNA para altas concentrações dos líquidos iônicos. Além disso, a calorimetria de titulação isotérmica e a condutometria com- plementaram os estudos de moléculas únicas, fornecendo uma caracterização termodinâmica completa das interações e permitindo a identificação das forças motrizes mais relevantes em várias faixas de concentração dos LIs. Com base nos resultados obtidos com todas as técnicas empregadas, propomos um modelo para os esquemas de ligação envolvendo DNA e [bmim]Cl e [omim]Cl. Palavras-chave: Pinça óptica holográfica. Pinça magnética. moléculas únicas. DNA.