Modificações de superfícies para o desenvolvimento de biomateriais e biodispositivos: um estudo teórico-experimental.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Gomes, Orisson Ponce
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: Modelagem molecular; Teoria do funcional da densidade; Biomateriais; Modificação de superfícies
• Link de acesso: https://hdl.handle.net/11449/252929

Neste trabalho foram desenvolvidas estratégias de simulação computacional, baseadas na teoria do funcional da densidade (DFT), para complementar e expandir o entendimento de resultados experimentais que abordam métodos de funcionalização de superfícies de sistemas na nanoescala para o desenvolvimento de biomateriais e biodispositivos. Mais especificamente, quatro problemas foram estudados e discutidos a partir dessa ótica: i) o uso de descritores eletrônicos simples para a compreensão da ancoragem e comportamento de moléculas zwitteriônicas, tipicamente utilizadas como monocamadas de recobrimento superfícies de dispositivos biológicos de contato direto com o sangue; ii) estudo dos aspectos da interação entre moléculas de água e o SiO2 na formação dos grupos hidroxilas (hidroxilação), geralmente utilizados em processos de catálise ou como sítios de ligação para modificação de superfícies desse óxido; iii) demonstração um método de imobilização fácil e versátil de quimiossensores derivativos do xanteno em nanoestruturas plasmônicas para detecção de íons em organismos vivos; iv) demonstração de um método otimizado de imobilização de nanopartículas de ouro via ligação covalente em superfícies de sílica modificadas por um ligante silano-tiol para quimiossensores baseados em espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS). Dos quatro problemas examinados, os dois primeiros foram abordados integralmente utilizando estratégias computacionais, onde os grupos ancoradores, zwitteriônicos e o modelo simplificado de substrato foram selecionados com base em revisão literária. Como critério, foram adotados grupos promissores em relação às suas funções, cuja eficiência foi comprovada experimentalmente. Desta forma, esses problemas envolveram a proposição de um estudo aprofundado sobre o comportamento desses grupos em termos de descritores eletrônicos, visando a formulação de rotas otimizadas e estáveis para a sua imobilização. Complementarmente, os dois últimos problemas foram abordados por meio de uma abordagem teórico-experimental. As simulações foram inicialmente empregadas para a proposta de rotas eficientes no desenvolvimento de sensores químicos baseados em SERS. Com o avanço dos estudos, as simulações também foram utilizadas para complementar a compreensão dos resultados experimentais obtidos. Métodos computacionais foram adotados tanto para a seleção e rota de imobilização dos indicadores SERS em nanoestruturas plasmônicas quanto para a definição de estratégias de imobilização dessas nanoestruturas plasmônicas, resultando em um sistema de detecção amplificada com alta estabilidade química.