Araraquara - IQAR - Instituto de Química

URI Permanente para esta coleçãohttps://hdl.handle.net/11449/254304

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Design de eletrodos em nanoescala visando o desenvolvimento de supercapacitores de alto desempenho
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-03-26) Moreira, Thamyres Fernandes Messa ; Bueno, Paulo Roberto ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Throughout this project, we utilized the Quantum Rate Spectroscopy (QRS) technique to examine the electronic structure of graphene-derived nanofilms in a 2D configuration at room temperature. This method allowed us to avoid the complexity of vacuum conditions, making it both efficient and cost-effective. Our research centered on the supercapacitance phenomena in reduced graphene oxide structures from a quantum mechanical rate theory perspective. While traditional views primarily link supercapacitance in carbon materials to electrostatic capacitance, which depends on surface area, our findings reveal that quantum rate theory introduces an overlap between electrostatic and chemical (quantum) capacitance states. This discovery provides a more detailed understanding of the energy dynamics within these materials. In exploring these quantum capacitance states, we uncovered an energy overlap between the electrostatic and quantum capacitive energy levels in reduced graphene oxide. Our results show that the charge dynamics in these structures adhere to a quantum resistance limit, consistent with quantum electrodynamics principles. This research sheds light on a new aspect of electron behavior in nanoscale carbon structures, offering signif icant insights into the unique properties of graphene-based materials and their potential applications in energy storage. Building on the foundational understanding gained from our studies of 2D nanostructures, we advanced to the development of 3D symmetric supercapacitors. This was achieved by incorporating functional groups and redox-active molecules, such as p-phenylenediamine (PPD), to modify graphene derivatives, enhancing their suitability as symmetric electrodes in supercapacitor devices. The achievements of this project are substantial, highlighted by the submission of a paper titled The Quantum Mechanical Origin of the Supercapacitance Phenomenon in Reduced Graphene Oxide Structures to the Carbon journal. Additionally, five other papers are nearing completion, further emphasizing the importance of this work.
Acesso Aberto
Desenvolvimento de ensaios de afinidade baseados em eletroquímica quântica para triagem de produtos naturais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-03-24) Carr, Olivia ; Bueno, Paulo Roberto ; Instituto de Química ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este projeto propôs o desenvolvimento de uma plataforma microfabricada, com o objetivo de acelerar o processo de descoberta de novos fármacos. A plataforma será baseada em ensaios de afinidade, utilizando chips microfabricados que permitirão a detecção rápida e sensível de interações moleculares. A tecnologia de eletroquímica quântica foi empregada como método de transdução, proporcionando maior precisão e sensibilidade nas medidas. Essa nova plataforma tem o potencial de revolucionar a indústria farmacêutica, oferecendo uma ferramenta acessível e eficiente para a identificação de novas moléculas com potencial terapêutico.
Intensificação de processos a serviço do meio ambiente - degradação quimioenzimática de polietileno tereftalato (PET): hidrólise enzimática de intermediários de PET com lipases comerciais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-02-17) Almeida, Laíza Araujo de ; Milagre, Humberto Márcio Santos ; Milagre, Cintia Duarte de Freitas ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O uso indiscriminado de plásticos e a má gestão de seus resíduos têm levado a uma crescente poluição ambiental, especialmente nos oceanos. O polietileno tereftalato (PET) é um dos polímeros mais utilizados globalmente, devido às suas propriedades mecânicas e térmicas, mas sua resistência à degradação natural o torna um dos principais poluentes plásticos. Este projeto teve como objetivo desenvolver um sistema prático e eficiente para a degradação enzimática de de bis(2-hidroxietil) tereftalato (BHET), um intermediário de PET. Para isso, foram testadas diversas lipases comerciais, destacando-se a lipase de Thermomyces lanuginosus imobilizada em Immobead 150 (TlL-150), que demonstrou alta eficiência na hidrólise de BHET, com conversões superiores a 90% e seletividade para a formação do intermediário mono-(hidroxietil)tereftalato (MHET). O estudo também avaliou a reciclabilidade da TlL-150, que manteve sua atividade catalítica por 10 ciclos consecutivos, demonstrando sua viabilidade para aplicações em maiores escalas. Os resultados obtidos indicam que a utilização de lipases comerciais imobilizadas pode ser uma estratégia de econômica para o desenvolvimento de protocolos biocatalíticos reciclagem enzimática de PET. A obtenção seletiva do intermediário MHET foi particularmente relevante, uma vez que este composto não está amplamente disponível comercialmente. Por fim, o protocolo desenvolvido tem potencial para aplicação em processos químicos de depolimerização do plástico PET, criando-se assim um sistema sequencial ou simultâneo de degradação quimioenzimática deste polímero.
Desenvolvimento de dispositivos portáteis e de baixo custo obtidos por impressão 3D aplicados em amostras de alimentos, bebidas e águas contaminadas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-01-27) Durán, Saidy Cristina Ayala ; Gomes, Paulo Clairmont Feitosa de Lima ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Dispositivos fotométricos desenvolvidos por médio da impressão 3D, permitem análises químicas rápidas, sensíveis e precisas, com uma ampla aplicabilidade em diversas amostras, a partir do fundamento da lei de Lambert-Beer. Estes dispositivos podem ser criados usando a manufatura aditiva, utilizando modelos virtuais e projetados nas necessidades individuais. Amostras de leite, frequentemente podem apresentar contaminação por com peroxido de hidrogênio, antioxidantes, amido e ureia entre outros. A ureia é especialmente utilizada para aumentar a quantidade de proteína, que diminui com a adição de água, para aumentar o rendimento, a presença no organismo humano pode ser toxica e afetar órgãos como o cérebro, coração, músculos e pulmões. Este projeto teve como objetivo a determinação colorimétrica da ureia, em amostras de diferentes tipos de (leite integral, desnatada, semidesnatada e zero-lactose), utilizando o reagente cromogênico p-dimetilamino cinamaldeido (p-DAC), que junto com a ureia gera um complexo de coloração amarelada/alaranjada, a partir de um fotômetro impresso por manufatura aditiva, contendo componentes eletrônicos simples e baratos. A variável resposta será o valor da absorbância obtida a partir da resposta pela variável tensão (voltagem).
Contribuições para o aumento do tempo de vida de zeólitas HZSM-5 hierárquicas na reação ETH
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2025-06-30) Zapelini, Iago William ; Martins, Leandro Pierroni
O projeto proposto consistiu em estudar a reação de conversão do etanol em hidrocarbonetos (ETH) utilizando como catalisador a zeólita H-ZSM-5 com porosidade hierárquica. O uso da zeólita contendo mesoporos ou ainda com partículas contendo uma ou mais dimensões nanométricas tem como objetivo aumentar o tempo de vida do catalisador por meio da redução da formação de coque desativante durante a reação, favorecendo a formação de hidrocarbonetos C3+. Além disso, propôs-se estudar o efeito da atmosfera da reação na formação dos hidrocarbonetos, avaliando-se o uso do CO2 e do N2O como oxidantes leves na reação, evitando a polimerização dos aromáticos e desativação por formação do coque. Com base nesse estudo pretendia-se encontrar condições otimizadas para a síntese de hidrocarbonetos a partir de um biocombustível renovável, o etanol, cuja produção é bastante consolidada no Brasil.
Síntese e caracterização de diferentes famílias de vidros e vitro-cerâmicas (óxidos, fosfatos e fluoretos) com propriedades magnéticas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-01) Orives, Juliane Resges ; Nalin, Marcelo ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Uma classe interessante de vidros que vem se destacando nos últimos anos são os chamados vidros magnéticos e magneto-ópticos, esses materiais possuem propriedades que podem ser moduladas pela aplicação de um campo magnético, como por exemplo o efeito Faraday no qual a luz transmitida é elipticamente polarizada com seu longo eixo girando em relação à direção do plano de polarização da onda incidente. Esses vidros têm despertado o interesse de pesquisadores ao redor do mundo, e muitos trabalhos, tanto do ponto de vista fundamental como de aplicações estão se tornando comuns na literatura. Os efeitos magneto-ópticos são mais pronunciados nos cristais, mas a grande dificuldade em preparar monocristais com dimensões práticas limita seu uso em dispositivos fotônicos. Uma maneira interessante de contornar este problema é a simbiose entre vidro e cristais magnéticos em um único material. A síntese de novas composições de vidro, bem como a compreensão sobre a química de sua formação, nos permite a obtenção de composições onde a formação de cristais na fase vítrea pode ser controlada. Os cristais do tipo granada com fórmula geral TR3Ga5O12 (TRGG onde TR = terras raras) têm importantes propriedades fundamentais e tecnológicas, dentre eles o composto mais conhecido é a granada de térbio e gálio (TGG), usado como cristal magneto-óptico em dispositivos para a detecção de campos eletromagnéticos, dispositivos de rotação de Faraday, etc. Além do Tb, os ions Gd, Ho e Dy também apresentam propriedades magnéticas. O crescimento da fase cristalina de TRGG dentro de uma matriz vítrea, sem comprometer as propriedades ópticas, é uma tarefa complicada. O principal desafio é obter um vidro homogêneo e transparente com íons ativos dentro da fase cristalina. O presente relatório descreve os resultados mais expressivos obtidos até o momento, bem como as dificuldades encontradas. Durante o período foram preparadas vitrocerâmicas contendo cristais de TRGG (TR = Tb, Dy, Ho, Gd), o crescimento dos cristais em diferentes condições foi explorado e suas propriedades foram investigadas.
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Investigação das propriedades de detecção de gás em sensores quimio-resistivos baseados em óxidos metálicos semicondutores assistidos por luz
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-12-01) Suman, Pedro Henrique ; Orlandi, Marcelo Ornaghi ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este projeto de pesquisa propõe o uso de materiais nanoestruturados à base de óxido de estanho com diferentes estequiometrias (SnO2, Sn3O4 e SnO) como elementos sensores. Os dispositivos serão fabricados em substratos de alumina contendo eletrodos interdigitados de platina na superfície, para deposição dos materiais, e um aquecedor de platina na parte inferior, destinado ao controle da temperatura de operação (100–400 ºC). A resistência elétrica dos sensores será monitorada continuamente na presença de gases como NO2, CO, H2, CH4 e compostos orgânicos voláteis (VOCs), incluindo acetona (C3H6O) e etanol (C2H6O). Para avaliar o efeito da iluminação nas propriedades de detecção, serão utilizados comprimentos de onda específicos gerados por LEDs e um monocromador, além de um simulador solar como fonte de luz em experimentos complementares.
Planejamento de compostos com propriedade inseticida moduladores do metabolismo da glicose para controle do vetor Aedes aegypti
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-11) Dutra, Luiz Antonio ; Bolzani, Vanderlan da Silva ; Instituto de Química de Araraquara ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Arboviroses como dengue, zika e chikungunya tornou-se uma crise sanitária mundial. A transmissão de arboviroses pelo vetor Aedes aegypit no Brasil provoca profundos impactos no sistema de saúde, onde vacinas e fármacos para estas doenças são inexistentes. O controle da disseminação vetorial por inseticidas têm sido a forma mais utilizada, mas o surgimento de resistência pelo mosquito e toxicidade à saúde humana tornam aqueles compostos menos eficazes. Explorar vias vitais ao desenvolvimento do vetor A. aegypti pode resultar em desafios inovadores para o desenvolvimento de candidatos a inseticidas mais eficazes. A via glicolítica tem sido estudada durante a embriogênese de A. aegypti, um mecanismo de custo energético para o desenvolvimento do embrião. A via glicolítica é coordenada por proteínas quinases, a exemplo da fosfoglicerato quinase (PGK) que catalisa a formação do 3-fosfoglicerato, substrato essencial para síntese de ATP celular. Apesar do genoma de A. aegypti estar sequenciado, a validação de novos alvos terapêuticos ainda é pouco explorada devido à falta de conhecimento estrutural e funções daqueles genes. Como proposta para este projeto de pesquisa, nós utilizaremos informações estruturais da quinase PGK de A. aegypti (AaPGK) para identificação de compostos ligantes por docagem molecular, bem como o planejamento e síntese deste compostos. Para validar AaPGK como druggable target, nosso desafio é avaliar os compostos obtidos sinteticamente como potencial larvicidas e correlacionar esta atividade com a interação em AaPGK. Visando validar a interação em AaPGK como requisito para atividade larvicida, nós produziremos AaPGK recombinante a avaliaremos a interação biofísica entre AaPGK-ligantes. Além disso, utilizaremos informações estruturais obtidas por cristalografia de proteínas para modificações químicas dos compostos que possam fornecer atividade larvicida mais eficaz e segura comparado ao agentes utilizados atualmente na eliminação do vetor A. aegypti.
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Sensores eletroquímicos baseados em eletrodos impressos modificados com nanoporos metálicos e monitorados por rede sem fio para determinação de flavonóides nos resíduos da indústria cítrica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-01-31) Beluomini, Maisa Azevedo ; Boldrin, Maria Valnice ; Instituto de Química de Araraquara ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A água residual da indústria cítrica é considerada um agente de alto poder poluente devido a sua rica composição orgânica. Por outro lado, o controle de modo rápido e eficiente destes compostos nos processos industriais é de alta relevância para a avaliação do reaproveitamento da biomassa, para fins mais econômicos, estratégicos e ambientalmente amigáveis. Neste contexto, os sensores eletroquímicos baseados em eletrodos impressos podem ser uma alternativa com respostas confiáveis, rápidas, de fácil manuseio e de baixo custo, pois permitem o desenvolvimento de métodos mais robustos, com elevado desempenho, portabilidade e superfícies livres de contaminantes. Assim, este projeto tem como objetivo desenvolver sensores eletroquímicos baseados em eletrodos impressos modificados com materiais metálicos nanoporosos para determinação dos flavonóides hesperidina, narirutina, sinensitina e naringenina. A oxidação destes analitos sobre os sensores de elevada condutividade elétrica e atividade eletrocatalítica proporcionará alta sensibilidade e seletividade na detecção desses flavonóides em resíduos da indústria cítrica. Além disso, pretende-se combinar a portabilidade desses sensores com a comunicação sem fio, através do desenvolvimento de plataformas que permitirá coletar, processar e enviar os dados via wi-fi para um smartphone/laptop, visando a aplicação em campo e em tempo real, através de dispositivos inteligentes, com baixo consumo de energia e robustos.
Desenvolvimento de sensores magneto ótico utilizando fibra ótica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-10-17) França, Adriana Maneira ; Nalin, Marcelo ; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Devido à ampla aplicação dos sensores magnéticos em diversas áreas do cotidiano, vêm-se buscando otimizar este tipo de dispositivo e os sensores magneto óticos de fibra ótica se destacam por serem materiais leves, compactos e apresentarem alta segurança e sensibilidade aos campos magnéticos. Este tipo de material funciona com base no efeito de Faraday, onde a luz polarizada linear é rotacionada na presença de um campo magnético. Desta forma, este projeto teve como proposta sintetizar e caracterizar fibras óticas feitas de material magneto-ótico, dopados com Tb3+, que apresentam alto valor de constante de Verdet, para serem aplicadas como sensores magneto-ótico. Esta proposta se estendeu para a produção e testagem de sensores a base de vidros magneto-ópticos para o monitoramento da variação de corrente elétrica e também para o estudo das possibilidades de aplicação dos sensores magneto-ópticos e a viabilidade de sua comercialização futuramente. As pré-formas para produzir fibras magneto-óticas foram sintetizadas no formato núcleo-casca no tipo multimodo e estamos tentando evoluir para a produção de uma monomodo. Devido às dificuldades que encontramos para produzir a pré-formas núcleo-casca utilizando as metodologias convencionais que, por sua vez, tiveram que ser adaptadas, as fibras magneto-ópticas ainda serão puxadas em uma torre de puxamento de fibra ótica localizada no Laboratório de Vidro Especiais (LaViE). Além das fibras foram testadas a montagem e a funcionalidade de sensores a base de vidros que apresentaram boa performance magneto-óptica, previamente obtidos por nosso grupo de pesquisa. Algumas destas amostras mostraram alta sensibilidade para a variação de corrente, sendo uma delas até mais sensível que o RIG, um cristal amplamente utilizado em dispositivos comerciais. Além da parte experimental, foi feito um levantamento das possibilidades de aplicação dos sensores magneto-ópticos e a viabilidade de comercialização deste, onde constatou-se que este tipo de sensor é promissor para a medição de corrente elétrica em sistemas de distribuição de energia.
Nanohidrogéis de gelatina sensíveis à glutationa para liberação controlada de paclitaxel
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-07-18) Piazza, Rodolfo Debone ; Marques, Rodrigo Fernando Costa
Nas últimas décadas, plataformas para liberação de moléculas bioativas vêm sendo estudadas pela comunidade científica para o desenvolvimento de materiais aplicados à biomedicina, principalmente para o tratamento do câncer. Plataformas de nanohidrogéis são modificadas para ajustar as propriedades físico-químicas para garantir compatibilidade com o meio biológico de interesse para a liberação das moléculas diretamente no tecido ou célula afetada por doenças. No presente projeto, a gelatina será modificada com anidrido maleico com o abjetivo de ancorar anéis maleimida sobre a estrutura do biopolímero. Posteriormente, a gelatina modificada será reticulada com dicloridrato de cistamina, uma molécula que possui uma ligação dissulfeto em sua estrutura, que confere sensibilidade ao nanohidrogel na presença de glutationa, biomolécula responsável pelo microambiente redutor em células tumorais. O processo de reticulação ocorrerá dentro de gotículas formadas pela técnica de miniemulsão inversa, reduzindo o hidrogel à escala nanométrica. Esses materiais serão avaliados por técnicas espectroscópicas, como infravermelho, ressonância magnética de 1H e 13C. O estudo de estabilidade do nanohidrogel será realizada através de medidas de potencial zeta e espalhamento de luz dinâmico. A incorporação e liberação de paclitaxel serão avaliadas em nanohidrogéis com diferentes graus de reticulação. A liberação também será avaliada na presença e ausência de glutationa, avaliando o perfil e o mecanismo de liberação do fármaco.

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