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Tipo do documento: Tese
Título: GRAFENO POROSO NITROGENADO (C2N-H2D): UM EXCELENTE SENSOR DE AMINOACIDOS NEUROTRANSMISSORES
Título(s) alternativo(s): NITROGENOUS POROUS GRAPHENE (C2N-H2D): AN EXCELLENT SENSOR OF AMINOACIDS NEUROTRANSMITTERS
Autor: SOUSA, Giovando Marques de 
Primeiro orientador: SOUZA, Aldilene Saraiva
Primeiro coorientador: SILVA FILHO, José Gadelha da
Primeiro membro da banca: SOUZA, Aldilene Saraiva
Segundo membro da banca: SILVA FILHO, Jose Gadelha da
Terceiro membro da banca: MENEZES, Alan Silva de
Quarto membro da banca: GIRÃO, Eduardo Costa
Quinto membro da banca: DEL NERO, Jordan
Resumo: Estudo das interações físico-químicas entre as biomoléculas e as biomoleculas estruturas baseadas em carbono podem ajudar no desenvolvimento e na caracterização de novos biossensores. A manipulação controlada de cada componente está relacionada com a construção de receptores ou sensores que mostram estruturas de biomoléculas com diferentes conformações e conseqüentemente diferentes propriedades eletrônicas ferentes. Neste trabalho, estudamos as propriedades estruturais e eletrônicas de diferentes neurotransmissores adsorvidos aminoácidos em uma camada bidimensional (2D) de grafeno de holey-generado nitro (C2N-h2D). Os neurotransmissores estão presentes em eventos sinápticos e levar informações aos cels de outhers desempenhando assim uma função de biosinalização. Os aminoácidos tais como: γ-aminobutírico (Gaba) e Glycine são importantes neurotransmissores inibitórios do sistema nervoso central dos mamíferos, e desempenham um papel importante na regulação dos neurônios excitabilidade em todo o sistema nervoso. O glutamato, por sua vez, é um neurotransmissor excitatório. do sistema nervoso, sendo o mais comum nos mamíferos. A diminuição destas substâncias, bem como de outras NAAs, induzem doenças psiquiátricas e neurológicas. Assim, a detecção e quantifal dessas moléculas são importantes para o diagnóstico rápido dessas disfunções. Materiais nanoestruturados à base de carbono têm sido utilizados no estudo e desenvolvimento de fossas capazes de mapear a bioensensagem molecular. Entretanto, os resultados recentes mostraram um alto toxicidade desses materiais quando interagem com aminoácidos estruturais. Em trabalhos recentes foi relatado quais defeitos, vagas e doping com átomos de nitrogênio podem aumentar a força de interação entre as moléculas e as superfícies, além de apresentar um baixo nível de toxicidade. Com base nestes informações foi utilizada a teoria funcional da densidade (DFT) para investigar a influência de um camada semicondutora de grafeno de holey nitrogenado (C2N-h2D) sob a Gaba, Glycine e Os neurotransmissores de glutamato aminoácidos. Os resultados mostram o que as interações não covalentes e eletrostática governam o processo de adsorção física entre a monocamada de C2N-h2D e as NAAs. Além disso, os resultados revelaram o que esta adsorção física é extremamente mais forte quando comparado com resultados anteriores para NAAs em grafeno puro. Da aplicação foi demonstrado o que a redistribuição da carga pode aumentar ou diminuir a resistividade elétrica na superfície do C2N-h2D, o que pode ser um excelente recurso para a aplicação do estrutura C2N-h2D como um biosensor.
Abstract: Studying the physical-chemical interactions between biomolecules and two-dimensional carbon-based structures can assist in the development and characterization of new biossensors. The controlled manipulation of each component is related to the construction of receptors or sensors what show biomolecules structures with different conformations and consequently dif ferente electronic properties. In this work, we study the structural and electronic properties of different adsorbed neurotransmitters amino acids on one two-dimensional layer (2D) of nitro genated holey graphene (C2N-h2D). The neurotransmitters are present in synaptic events and carry informations to outhers cels performing thus a function of biosignaling. The amino acids such as: γ-aminobutyric acid (Gaba) and and Glycine are important inhibitory neurotransmitters of the central nervous system of mammals, and perform an important role in regulating neuronal excitability throughout the nervous system. Glutamate, in turn, is an excitatory neurotransmitter of the nervous system, being the most common in mammals. The decrease of these substances, as well as of others NAAs, induces psychiatric and neurological diseases. Thus, the detection and quantifal of these molecules are important for the rapid diagnosis of these dysfunctions. Based-carbon nanostructured materials have been used in the study and development of devi ces capable of mapping molecular biosensing. However, recent results have been showed a high toxicity of these materials when interact with structural amino acids. In recent works was repor ted what defects, vacancies and doping with nitrogen atoms can increase the interaction force between the molecules and surfaces, besides to present a low level of toxicity. Based in these informations was used the density functional theory (DFT) to investigate the influency of one semiconductor layer of nitrogenated holey graphene (C2N-h2D) under the Gaba, Glycine and Glutamate neurotransmitters amino acids. The results show what the non-covalent interactions and electrostatic govern the physical adsorption process between the monolayer of C2N-h2D and the NAAs. Furthermore, the results revealed what this physical adsorption is extremely stronger when compared with previous results for NAAs on pure graphene. From application point view, was demonstred what the charge redistribution can increase or decrease the electro nic resistivityon the surface of C2N-h2D, which can be an excellent resource for applying the structure C2N-h2D as a biosensor.
Palavras-chave: Aminoacidos;
Grafeno poroso;
Biossensor;
DFT
Amino acids;
Holey graphene;
Biosensor;
DFT
Área(s) do CNPq: Física da Matéria Condensada
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FÍSICA/CCET
Citação: SOUSA, Giovando Marques de.Grafeno poroso nitrogenado (c2n-h2d): Um excelente sensor de aminoacidos neurotransmissores. 2022. 123 f. Tese( Programa de Pós-graduação em Física/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luis, 2022.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/tede/4464
Data de defesa: 30-Nov-2022
Aparece nas coleções:TESE DE DOUTORADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM FISICA

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