Publicação: Estudo de sistemas híbridos de grafeno com bases nitrogenadas e quercetina
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA::ESTRUTURAS ELETRONICAS E PROPRIEDADES ELETRICAS DE SUPERFICIES INTERFACES E PELICULAS
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Autores
Orientador
Coorientador
Schmidt, Tome Mauro
Resumo
Neste trabalho estudamos o grafeno para aplicações na área biológica, procurando utilizá-lo como carreador de drogas. Os flavonóides apresentam atividades
biológicas com diversos benefícios à saúde na prevenção de doenças, principalmente nas funções degenerativas. No entanto, a potencial aplicação terapêutica
dos flavonóides é limitada principalmente por sua baixa solubilidade e biodisponibilidade. Para superar essas limitações, a proposta é carrear o flavonóide
quercetina em uma folha de grafeno. Nosso objetivo é entender sistemas híbridos
compostos por grafeno, bases nitrogenadas e a quercetina, afim de investigarmos
potenciais propriedades para utilizar este sistema como carreador de materiais
biológicos ou entrega de medicamentos, no tratamento de doenças como Malária
e Leishmaniose. Foram realizados cálculos ab initio baseados na teoria do funcional da densidade, onde investigamos os parâmetros estruturais, densidade de
estados, estruturas de bandas, dispersão de fônons e absorbância de folhas de grafeno interagindo com quercetina e bases de DNA/RNA. A formação do sistema
híbrido grafeno/quercetina é um processo exotérmico com energia de ligação de
1,08 eV, sem ligação covalente. Nossas mudanças calculadas na absorbância no
espectro de UV-visível para o sistema híbrido de grafeno/quercetina, em comparação com suas absorbâncias nuas, confirmam a forte interação entre folha de
grafeno e quercetina. Embora nosso estudo tenha se concentrado na quercetina,
os resultados devem ser estendidos a outros flavonóides. Como o grafeno é um
material biocompatível, as desvantagens na administração de flavonóides podem
ser superadas usando o grafeno como um sistema de entrega de drogas em nanoescala. Buscamos investigar este sistema híbrido de grafeno para comparação
com dados experimentais obtidos através de análises espectroscópicas como fotoluminescência e Raman.
Abstract
In this work we study the graphene for application in the biological area, trying
to use it as biological delivery. Flavonoids present biological activities with many
health benefits in the prevention of diseases, especially in degenerative functions.
However the potential therapeutic application of flavonoids is limited mainly by
its poor solubility and bioavailability. To overcome these limitations we propose
to load the flavonoid quercetin on a graphene sheet. Our goal is to understand
firstly a system composed by graphene-based materials and biological molecules, and then we will investigate the potential properties to use this system as
a carrier of biological materials or delivery of drugs in the treatment of diseases
as Malaria and Leishmaniasis. We started by performing ab initio calculations
based on density functional theory, where we investigate the structural parameters, density of states, band structures, phonon dispersions and absorbance
of graphene sheets interacting with quercetin and DNA/RNA nucleobases. The
graphene/quercetin hybrid system is an exothermic process with a binding energy
of 1.08 eV, without covalent bonding. Our calculated changes on the absorbance
in the UV-visible spectra for the graphene/quercetin hybrid system, compared
to their bare absorbances, confirm the strong interaction between graphene sheet
and quercetin. Although our study has been focusing in the quercetin, the results
should be extended to other flavonoids. As graphene is a biocompatible material
the drawbacks on the flavonoid administration can be surmounted using graphene
as a nanoscale drug delivery system. We seek to investigate this graphene hybrid
system for comparison with experimental data obtained through spectroscopic
analysis as photoluminescence and Raman.
Palavras-chave
DFT, Grafeno, Bases do DNA/RNA, Quercetina, Graphene, DNA/RNA nucleobases, Quercetin
Citação
SILVA, Julio Cesar da. Estudo de sistemas híbridos de grafeno com bases nitrogenadas e quercetina. 2021. 100 f. Tese (Doutorado em Física) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2021.199.