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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6939| Tipo do documento: | Tese |
| Título: | Nanoplataformas híbridas a base de pontos quânticos de carbono e suportes inorgânicos naturais e sintéticos |
| Título(s) alternativo(s): | Hybrid nanoplatforms based on carbon quantum dots and natural and synthetic inorganic supports |
| Autor: | CUTRIM, Elaine Sá Menezes ![]() |
| Primeiro orientador: | ALCÂNTARA, Ana Clécia Santos de |
| Primeiro membro da banca: | ALCÂNTARA, Ana Clécia Santos de |
| Segundo membro da banca: | BEZERRA, Cícero Wellington Brito |
| Terceiro membro da banca: | OLIVEIRA, Marcelo Moizinho |
| Quarto membro da banca: | GARCIA, Marco Aurelio Suller |
| Quinto membro da banca: | GONÇALVES, Renato Sonchini |
| Resumo: | Argilominerais são amplamente combinados com outros nanomateriais para melhorar suas propriedades e obter sistemas híbridos multifuncionais. Esses materiais oferecem vantagens como melhoria das propriedades mecânicas e reológicas, redução da toxicidade e compatibilidade com os princípios da química verde, tornando-os plataformas adequadas para a incorporação de nanomateriais funcionais. Neste trabalho, foram desenvolvidos nanomateriais híbridos baseados em carbon quantum dots (CQDs) e suportes inorgânicos com diferentes morfologias, incluindo sepiolita fibrosa (SEP), montmorilonita lamelar (MMT) e ZIF-8. Os CQDs foram sintetizados por uma rota solvotérmica utilizando ácido cítrico e ureia em dimetilformamida e posteriormente associados aos suportes utilizando CQDs previamente formados ou por síntese in situ. Análises espectroscópicas indicam que os CQDs interagem com a SEP principalmente por meio de grupos silanol superficiais e grupos hidroxila associados à água zeolítica, como evidenciado por espectroscopia FT-IR. A espectroscopia de fotoluminescência (PL) demonstra que a associação entre CQDs e argilominerais não compromete as propriedades de PL dos CQDs. Os nanomateriais híbridos apresentam deslocamentos no comprimento de onda máximo de emissão, indicando modificação dos estados emissivos induzida pelo ambiente da argila. Além disso, a maioria dos sistemas híbridos apresenta comportamento de dupla emissão. A análise por Raman mostra um aumento da rede de carbono sp² para os híbridos sepiolita–CQD sintetizados in situ, acompanhado por uma diminuição na razão ID/IG, indicando maior ordenamento estrutural em função do tempo de síntese. Para os nanomateriais híbridos baseados em MMT, a análise por difração de raios X (XRD) revela tanto a presença de características de difração associadas aos CQDs quanto um aumento no espaçamento basal da MMT. Estudos de intercalação de fármacos demonstram que o 5-fluorouracil é incorporado na MMT como uma monocamada com orientação planar, produzindo um aumento no espaçamento basal de aproximadamente 1,21 nm para valores próximos de 1,27 nm, dependendo da carga do fármaco. Os sistemas resultantes argila–CQD fármaco apresentam organização estrutural estável sem colapso da estrutura lamelar. O nanomaterial híbrido ZIF-8/CQD preserva a estrutura cristalina e a porosidade do ZIF-8, conforme confirmado por análises de XRD e adsorção–dessorção de nitrogênio, embora seja observada uma redução na área superficial específica devido à incorporação dos CQDs. Ensaios de hemólise realizados em uma faixa de concentração de 5000 a 36 µg mL⁻¹ apresentam porcentagens de hemólise inferiores a 5%, indicando boa hemocompatibilidade. De modo geral, os resultados demonstram que a associação de CQDs com argilominerais e estruturas metalorgânicas leva à formação de nanoplataformas híbridas estruturalmente estáveis, com propriedades ópticas moduláveis, porosidade preservada e baixa toxicidade. |
| Abstract: | Clays are widely combined with other nanomaterials to improve their properties and to obtain multifunctional hybrid systems. These materials offer advantages such as enhanced mechanical and rheological performance, reduced toxicity, and compatibility with green chemistry principles, making them suitable platforms for incorporating functional nanostructured materials. In this work, hybrid nanomaterials based on carbon quantum dots (CQDs) and inorganic supports with different morphologies were developed, including fibrous sepiolite (SEP), layered montmorillonite (MMT), and ZIF-8. CQDs were synthesized by a solvothermal route using citric acid and urea in dimethylformamide and subsequently associated with the supports either using preformed CQDs or through in situ synthesis. Spectroscopic analyses indicate that CQDs interact with SEP mainly through surface silanol groups and hydroxyl groups associated with zeolitic water, as evidenced by FT-IR spectroscopy. Photoluminescence (PL) spectroscopy demonstrates that the association between CQDs and clay minerals does not compromise the PL properties of the CQDs. The hybrid nanomaterials exhibit shifts in the maximum emission wavelength, indicating modification of the emissive states induced by the clay environment. In addition, most hybrid systems display dual-emission behavior. Raman analysis shows an increase in the sp² carbon network for sepiolite–CQD hybrids synthesized in situ, accompanied by a decrease in the ID/IG ratio, indicating higher structural ordering as a function of synthesis time. For the MMT-based hybrid nanomaterials, X-ray diffraction (XRD) analysis reveals both the presence of diffraction features associated with CQDs and an increase in the basal spacing of MMT. Drug intercalation studies demonstrate that 5-fluorouracil is incorporated into MMT as a monolayer with planar orientation, producing an increase in basal spacing from approximately 1.21 nm to values close to 1.27 nm, depending on drug loading. The resulting clay–CQD–drug systems exhibit stable structural organization without collapse of the layered framework. The ZIF-8/CQD hybrid nanomaterial preserves the crystalline structure and porosity of ZIF-8, as confirmed by XRD and nitrogen adsorption–desorption analyses, although a reduction in specific surface area is observed due to the incorporation of CQDs. Hemolysis assays performed over a concentration range from 5000 to 36 µg mL⁻¹ show hemolysis percentages below 5%, indicating good hemocompatibility. Overall, the results demonstrate that the association of CQDs with clays and metal–organic frameworks leads to structurally stable hybrid nanoplatforms with tunable optical properties, preserved porosity, and low toxicity. |
| Palavras-chave: | argilominerais; pontos quânticos de carbono; redes metalorgârnicas; sepiolita; montmorilonita; clay minerals; carbon quantum dots; metal-organic lattices; sepiolite; montmorillonite. |
| Área(s) do CNPq: | Química |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
| Sigla da instituição: | UFMA |
| Departamento: | DEPARTAMENTO DE QUÍMICA/CCET |
| Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM QUÍMICA |
| Citação: | CUTRIM, Elaine Sá Menezes. Nanoplataformas híbridas a base de pontos quânticos de carbono e suportes inorgânicos naturais e sintéticos. 2026. 185 f. Tese (Programa de Pós-Graduação Doutorado em Química) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2026. |
| Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6939 |
| Data de defesa: | 6-Mar-2026 |
| Aparece nas coleções: | TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM QUÍMICA (ASSOCIADO UFMA-IFMA) TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO DOUTORADO EM QUÍMICA (ASSOCIADO UFMA-IFMA) |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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| Elaine_Cutrim.pdf | Tese de Doutorado | 9,29 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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