EDITAL FAPERJ Nº 20/2022 PROGRAMA DE APOIO A PROJETOS TEMÁTICOS NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO

Proponente: Professor Volodymyr Zaitsev, Ph.D., D.Sc., Corr. Membro NAS da Ucraína

Instituição: Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Química

Titulo: Derivados de grafeno com uma arquitetura hierárquica para química analítica e nanomedicina

Resumo

Vários derivados de grafeno (G), como oxido de grafeno (GO) e nanopartículas de grafeno (GQDs) são um dos tópicos de pesquisa mais quentes nos últimos anos. Esses derivados tornaram-se a base para a próxima etapa de pesquisa - o desenvolvimento de arquiteturas hierárquicas tipo grafeno mesoporoso (GMP), nanoesponja do grafeno (GNS), GQDs com nanopartículas de metais imobilizadas etc. Nos últimos anos a nossa equipe temos trabalhado com derivados de grafeno e conseguiu avançar em 0D nanopartículas que apresentaram excelente atividade nas membranas dos sensores eletroquímicos. Neste projeto os 2D e 3D arquiteturas hierárquicas manométricas serão investigadas. Na busca de os materiais que pode aumentar sensibilidade dos sensores eletroquímicas as GMP e GNS serão imobilizadas na superfície do eléctrodo. Devido à estrutura eletroativa porosa e hierárquica os nanomateriais podem aumentar sensibilidade e melhorará a seletividade do sensor. Os sensores serão testados na análise de contaminantes ambientais críticos, como pesticidas e desreguladores endócrinos, bem como produtos químicos clinicamente essenciais, como neurotransmissores e glicose. Materiais híbridos, obtidos pela imobilização de 0D nanopartículas na superfície de suportes inorgânicos, serão estudados como adsorventes. GQDs e GMP nanofolhas capais de formar uma nano-cápsula porosa e, portanto, sua habilidade de atuar como transportadores de medicamentos tipo Doxorrubicina e Cisplatina será estudada. Neste projeto atividade antiviral de GQDs dopadas com boro e nitrogênio será estuda contra vírus RNA e DNA (envelopados e não envelopados), por exemplo influenza A, coxsackievírus A, herpesvírus de humanos 1 e adenovírus 4. Atividade antibacteriana contra Escherichia coli e Staphylococcus aureus de GQDs dopados também será pesquisada. As arquiteturas hierárquicas tipo GQDs com nanopartículas de metais imobilizadas serão estudadas na terapia fotodinâmica de células cancerígenas de linhagens U87, SH-SY5Y e T98G.

Resumo em inglês

Various graphene derivatives (G) such as graphene oxide (GO) and graphene nanoparticles (GQDs) are one of the hottest research topics in recent years. These derivatives became the basis for the next research step - the development of hierarchical architectures such as porous graphene (GMP), graphene sponge (GNS), GQDs with immobilized metal nanoparticles, etc. In recent years our team has been working with graphene derivatives and managed to advance in 0D nanoparticles that showed excellent activity in the membranes of electrochemical sensors. In this project 2D and 3D manometric hierarchical architectures will be investigated. In the search for materials that can increase the sensitivity of electrochemical sensors, GMP and GNS will be immobilized on the electrode surface. Due to the hierarchical and porous electroactive structure nanomaterials can increase sensitivity and will improve sensor selectivity. The sensors will be evaluated in the analysis of critical environmental contaminants such as pesticides and endocrine disruptors, as well as clinically essential chemicals such as neurotransmitters and glucose. Hybrid materials, obtained by immobilizing 0D nanoparticles on the surface of inorganic supports, will be studied as adsorbents. GQDs and GMP nanosheets capable of forming a porous nano-capsule and, therefore, their ability to act as drug carriers like Doxorubicin and Cisplatin will be studied. In this project antiviral activity of boron and nitrogen doped GQDs will be studied against RNA and DNA viruses (enveloped and non-enveloped), for example influenza A, coxsackievirus A, human herpesvirus 1 and adenovirus 4. Antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus of Doped GQDs will also be researched. The hierarchical architectures type GQDs with immobilized metal nanoparticles will be studied in the photodynamic therapy of cancer cells of U87, SH-SY5Y and T98G lines.