Publicação: Caracterização eletrônica e vibracional de óxido de grafeno com bases de DNA
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
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Resumo
As propriedades físicas únicas apresentadas por alguns materiais, quando reduzidos à escala
nanométrica, chama atenção de pesquisadores há décadas. Desde sua descoberta, o grafeno
emergiu como forte candidato a aplicações em diversas áreas e de forma extremamente
interdisciplinar, o que se deve às suas propriedades de transporte eletrônico, resistência
térmica e mecânica. A capacidade de adsorver moléculas biológicas em sua superfície
fez do grafeno e de alguns de seus derivados, como o óxido de grafeno (GO) e óxido
de grafeno reduzido (rGO), materiais promissores para aplicações em sistemas de gene
delivery, drug delivery e agente anti-bacterial. Do lado biológico, tem-se a importância
da molécula de DNA e suas aplicações em tratamento de doenças genéticas. Por meio
das técnicas de Absorção Óptica e de Espectroscopia Raman, foram estudadas as quatro
bases que compõem o DNA, sendo elas a Adenina, Guanina, Citosina e Timina, as quais,
entre elas, são divididas em dois grupos, sendo as duas primeiras do tipo Purina, e as
últimas, do tipo Pirimidina. Foi estudado também uma amostra de GO, a partir da qual
foram feitos compósitos com cada uma das quatro bases. A partir da caracterização das
amostras individuais, foram analisadas suas interações nos compósitos. Pelos espectros
Raman, foi possível identificar os modos vibracionais característicos de cada material
e, a partir destes resultados, foram identificadas nos espectros Raman dos compósitos
as regiões onde o GO causa modificações no espectro de cada base. A correlação destes
resultados com as modificações nos espectros de AO sugerem que a interação de GO com
as bases pirimidinas se d a por grupos laterais dos anéis, como a ligação C2=O, sendo
ainda de forma eletrostática. Já nas purinas, os resultados sugerem uma interação do tipo
π-stacking na região C5=C6, onde possivelmente há transferência de cargas entre o GO e
as bases.
Abstract
The unique physical properties presented by some materials, when reduced to nanoscale,
have drawn the attention of researchers for decades. Since its discovery, graphene has
emerged as a strong candidate for applications in several areas and in an extremely
interdisciplinary way, which is due to its properties of electronic transport, thermal and
mechanical resistance. The ability to adsorb biological molecules on its surface has made
graphene and some of its derivatives, such as graphene oxide (GO) and reduced graphene
oxide (rGO), promising materials for applications in delivery gene systems, drug delivery
and anti-bacterial agent. On the biological side, we have the importance of the DNA
molecule and its applications in the treatment of genetic diseases. Applying the techniques
Optical Absorption and Raman Spectroscopy, the four DNA bases were studied, wich are
divided in two groups: Purines (Adenine and Guanine) and Pyrimidines (Cytosine and
Thymine). A GO sample was also studied, from which composites were made with each
of the four bases. From the characterization of the individual samples, their interactions
in the composites were analyzed. By Raman spectra, it was possible to identify the
vibrational modes characteristic of each material and the regions where the GO modify
the spectrum of each base when they form a composite. The correlation of these results
with the modi cations in the AO spectra suggests that the interaction of GO with the
pyrimidine bases are electrostatic and occurs through lateral groups of the rings, such as
the C2 = O bond. In the case of purines, the results suggest π-stacking interaction in the
C5 = C6 region, where there is possibly charge transfer between GO and the bases.
Palavras-chave
Grafeno, Graphene, Raman, DNA, Espectroscopia, Spectroscopy
Citação
MACHADO, Danilo. Caracterização eletrônica e vibracional de óxido de grafeno com bases de DNA. 2020. 84 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.292
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