Funcionalização de Nanoestruturas

Prof. Dr. Vinicius Campos Disciplina de Nanobiotecnologia

Graduação em Biotecnologia - UFPel

1. Tipos de Funcionalização

2. Funcionalização não-covalente

3. Funcionalização covalente

4. Aplicações dos “nanos” funcionalizados

Abordagens da aula...

• Modifica drasticamente as propriedades:

– Solubilidade

– Reatividade

– Propriedades eletrônicas

Funcionalização

Funcionalização

• A funcionalização da superfície de nanomateriais ajuda a tornar os nanomateriais biocompatíveis, melhorando a sua solubilidade;

• A funcionalização pode ser covalente ou não covalente;

Tipos de Funcionalização

• Ligação não covalente: • Interações eletrostáticas

• Forças de Van der Waals

• Ligação covalente:

• Quimissorção

– Ligação química

• linkers bifuncionais

– Polietileno glicol (PEG)

• Éum tipo de ligação química caracterizada pelo compartilhamento de um ou mais pares de elétrons entre átomos, causando uma atração mútua entre eles.

Ligação covalente

Ligação COVALENTE Ligação NÃO COVALENTE

• Influencia diretamente a solubilidade da nanoestrutura

• Interação física com a nanoestrutura

• Não influencia as propriedades químicas e eletrônica das nanoestruturas

Funcionalização não covalente

Encapsulamento de um nanotubo por DNA

(a)Nanotubo disperso em SDS e PVP (b) nanotubos encapsulados por SDS sem PVP

(c) camada de solvatação da água

• Halogenação

– As reações de halogenação nos nanotubos de carbono podem

ocorrer com a formação direta de ligação entre o átomo de carbono e o átomo de halogênio, ou através da formação de um haleto de ácido.

Halogenação

Halogenação

• Nanotubos de carbono são estruturas muito estáveis;

• Pouca reatividade

• Poucos átomos podem interagir com a parede

Funcionalização covalente

• Associação química com as nanoestruturas

• Altera a solubilidade e as propriedades eletrônicas e químicas da nanoestrutura

Funcionalização covalente

• Quimissorção

– Oxidação

– Carbaminação

Funcionalização covalente

Principais rotas químicas

utilizadas na funcionalização

covalente de nanotubos de

carbono.

Quimissorção - Oxidação

• Oxidação (Carboxilação)

Inicialmente foi feita pela mistura de H2SO4 e HNO3 (3:1) concentrados

Representação esquemática da carboxilação de nanotubos de carbono.

Quimissorção - Oxidação

Rota química usada

para anexar grupos

COOH em nanotubos

de carbono e

subseqüentemente

converter em outros

radicais desejados,

como o CO-NH2

Quimissorção - Oxidação

Quimissorção - Oxidação

Quimissorção - Oxidação

Quimissorção - Oxidação

Maior biocompatibilidade/hidrofilicidade

Pré - funcionalização Pós - funcionalização

Quimissorção - Oxidação

Ligação dos nanotubos à lectina

Quimissorção - Oxidação

Ligação dos nanotubos-lectina à

celulas MCF-7

Quimissorção - Oxidação

Quimissorção - Oxidação

Interação entre pDNA e MWCNTs

Citotoxicidade Nanotubos funcionalizados

Figura 9. (a)-(f) Imagem

de microscopia eletrônica

de transmissão de

nanotubos de carbono

recobertos com Ti, Ni, Pd,

Au, Al e Fe. As figuras (g)

e (h) correspondem a

estruturas otimizadas

através de simulações

para clusters de Fe e Mn,

respectivamente

Quimissorção - Metais

• Geração de carbânions na parede dos NTC

– Utiliza organolítio e hidretos como fonte geradora de carbânions na superfície dos nanotubos.

Quimissorção - Carbânions

TEM image of ferritina-CNx MWNT conjugados

Funcionalização com proteínas

Funcionalização com proteínas

Prof. Dr. Vinicius Farias Campos Graduação em Biotecnologia fariascampos@gmail.com

Fim!!!