blog

Jun 17, 2023

Uma nova técnica para superar a influência do fluxo de fluido em pontos quânticos/papel de carbono

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 17861 (2022) Citar este artigo 1669 Acessos 1 Citações 1 Detalhes de métricas altmétricas Dispositivos analíticos baseados em papel são escolhas promissoras para testes rápidos

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 17861 (2022) Citar este artigo

1669 Acessos

1 Citações

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Dispositivos analíticos baseados em papel são escolhas promissoras para testes rápidos e técnicas de detecção lab-on-chip. Os pontos quânticos de carbono (CQDs), por outro lado, são nanomateriais biocompatíveis, que são industrialmente promissores, devido às suas técnicas de síntese em escala de grama rápidas e econômicas, bem como às suas propriedades de fotoluminescência (PL) significativamente altas e estáveis, que são duráveis ​​e confiáveis ​​ao longo de um ano. No entanto, tem havido limitações no aprisionamento de CQDs em papéis de celulose de uma forma que o seu PL não é influenciado pelo fluxo dos CQDs com a corrente de fluido analito, tornando os sensores menos precisos em concentrações muito baixas de analitos líquidos. Portanto, nesta investigação, um método à base de álcool polivinílico/alcalino foi sistematicamente gerado e desenvolvido para aprisionar CQDs dentro de uma matriz cristalina 3D no papel, de forma que eles possam ser usados ​​diretamente como sondas para um método simples de drop-and-detect . Como prova de conceito, o CQD dopado com N/P em papel de celulose foi usado para fabricar dispositivos analíticos fluorescentes baseados em papel para identificar vestígios de Hg2+ de cerca de 100 ppb. O sensor projetado foi testado durante vários meses, para estudar sua durabilidade e funcionalidade por longos períodos, para potenciais aplicações industriais.

Os pontos quânticos de carbono (CQDs) são uma classe de nanomateriais, famosos por suas significativas propriedades de fotoluminescência (PL), suas técnicas de síntese rápida e em escala de grama, bem como biocompatibilidade e facilidade de funcionalização de superfície. Eles podem emitir uma variedade de comprimentos de onda diferentes, dependendo do seu tamanho, como principal fator de influência, configuração da borda, estrutura química e dopagem de heteroátomos, que geralmente duram vários meses . Esse recurso torna os CQDs sondas promissoras para um monitoramento analítico fácil de misturar e detectar de vários analitos ambiental e biologicamente importantes.

Os polímeros, por outro lado, são materiais utilizados na vida cotidiana para uma ampla gama de aplicações. Os mundos dos polímeros e dos CQDs se encontram de várias maneiras; os polímeros podem ser usados ​​como precursores no processo de síntese de CQDs, ou podem ser usados ​​como ferramentas de modificação de superfície ou como matrizes de suporte para conter CQDs e fazer compósitos fluorescentes. Nos últimos anos, os CQDs foram cada vez mais conjugados em matrizes poliméricas e géis poliméricos para diferentes aplicações2,3,4, desde aplicações biológicas, como bioimagem e entrega de medicamentos ou agentes anticancerígenos e adesivos para cicatrização de feridas, até aplicações não biológicas, como detecção, supercapacitores , eletrocatálise e diodos emissores de luz5,6,7,8,9.

Entre os polímeros naturais, os papéis de filtro celulósicos são geralmente considerados como andaimes promissores para serem utilizados na fabricação de diversos dispositivos de detecção e separação baseados em CQDs ou outras substâncias hóspedes funcionais. Possuem porosidade adequada, biodegradabilidade, flexibilidade, além de grande área superficial natural e de cor branca, proporcionando a possibilidade de serem funcionalizados como materiais celulósicos com propriedades de engenharia10. Além disso, a celulose é um polímero quimicamente inerte. Assim, o polímero natural pode hospedar a imobilização de diversas substâncias funcionais, não esperando interações entre o hospedeiro e o hóspede, como outros polímeros, nanopartículas, proteínas, DNA e pequenas moléculas11. Portanto, espera-se que um amplo espectro de plataformas inteligentes de detecção e monitoramento responsivas a estímulos para vários biomarcadores de doenças e contaminações ambientais seja alcançado com base na leitura do sinal de fluorescência .

O desenvolvimento de dispositivos à base de celulose hidrofílica ou nitrocelulose começou há menos de uma década para atender à crescente necessidade de sistemas de diagnóstico médico portáteis e no local de atendimento. Os dispositivos analíticos baseados em papel (PADs) são fáceis de usar e fáceis de usar para leigos e podem ter desempenhos analíticos ajustáveis. Esses dispositivos normalmente consistem em alguns conjuntos de detecção de papel hidrofílico que contêm CQDs. Como uma vantagem extra, quando os CQDs são incorporados dentro dos PADs, a imobilização dos CQDs na estrutura da estrutura polimérica natural contribui para o aumento do seu PL, evitando a extinção da fluorescência induzida pela agregação. No entanto, a sensibilidade de detecção ainda é um fator crucial que precisa ser melhorado. Quando os CQD-PADs são feitos secando gotas de CQD em papel, o sinal de fluorescência do sensor é afetado pela queda de água no ponto fluorescente. Este fenômeno é observado porque o CQD no papel se move com o fluxo da amostra em branco gotejada, formando uma região mais escura. Portanto, é necessário impedir que deslizem com o fluxo das amostras líquidas para obter resultados mais precisos, em baixas concentrações.