NANOPARTÍCULAS DE AZUL DA PRÚSSIA RECOBERTAS COM SÍLICA AMINO-FUNCIONALIZADA: síntese, caracterização e propriedades supramoleculares.

Abstract

RESUMO: Nanopartículas de azul da Prússia (Fe4[Fe(CN)6]3 NPs) recobertas com diversos tipos de materiais têm recebido o foco de intensa pesquisa devido às suas aplicações em diversas áreas como biomedicina, (bio)sensores, diagnóstico, catálise. Reportamos a montagem supramolecular do material Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 com Fe4[Fe(CN)6]3 NPs recobertas com sílica amino-funcionalizada usando os princípios do processo sol-gel. O processo de recobrimento foi investigado por informações obtidas a partir de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e espectroscopia Ultravioleta-Visível, Difração de Raios X (DRX) e Voltametria Cíclica (VC). O espectro UV-Vis para Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 exibiu uma banda de absorção máxima em 798 nm atribuída à banda de intervalência, que apresentou um deslocamento batocrômico quando comparado ao composto de azul da Prússia isolado (690 nm) devido à presença de sílica e grupos aminos na superfície. O método espectrofométrico para estimar a quantidade de grupos NH2 na superfície de Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2 com a ninidrina foi usado. O Espectro FTIR para Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 mostrou os principais estiramentos e deformações (CN, Si-O-Si, CH, NH2) característicos do complexo de azul da Prússia, sílica e grupos aminopropil, indicando a formação do nanomaterial de interesse. De acordo com as imagens de MET, o Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 exibiu uma organização supramolecular polidispersa contendo nanocubos de Fe4[Fe(CN)6]3 recobertos por sílica e com comprimento médio de aresta próximo a 66 nm. A análise de DRX do nanomaterial híbrido mostrou os planos cristalográficos referentes a fase de estrutura cúbica de face centrada do complexo de azul da Prússia, Fe4[Fe(CN)6]3.nH2O, além de uma fase amorfa característica da sílica. O voltamograma cíclico do Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 depositado sobre eletrodo de carbono vítreo em eletrólito suporte tampão fosfato 0,1 mol L-1 (PBS, pH 7,02) exibiu dois pares redox, atribuídos à conversão do azul da Prússia (PB) em branco da Prússia (PW) e de PB em verde da Prússia (PG), respectivamente. Além disso, observou-se também um aumento da reversibilidade para o sistema e diminuição das intensidades de correntes após o recobrimento com sílica. Esperamos que as propriedades observadas para o nanomaterial híbrido Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 o façam um potencial candidato para (bio)sensores e imobilização covalente com moléculas biológicas de interesse para biomedicina...............ABSTRACT: Prussian blue nanoparticles (Fe4[Fe(CN)6]3 NPs) coated with several kinds of materials have been the focus the focus of intense research due to their applications in several areas as biomedicine, (bio)sensors, diagnosis, catalysis. We report on the supramolecular assembly of Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 material with Fe4[Fe(CN)6]3 NPs coated with amino-functionalized silica using the principles of the sol-gel process. The coating process was investigated by information obtained from Transmission Electron Microscopy (TEM), Fourier Transform Infrared (FTIR) and Ultraviolet-Visible Spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD) and Cyclic Voltammetry (CV). UV-Vis spectrum for Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 exhibited a maximum absorption band at 798 nm attributed to the intervalence band, which presented a bathochromic displacement when compared to the isolated Prussian blue compound (690 nm) due to the presence of silica and amino groups on the surface. The spectrophotometric method for estimate the quantity of NH2 groups on the surface Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2 with ninhydrin was used. FTIR spectrum for Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 showed the main stretchings and deformations (CN, Si-O-Si, CH, NH2) characteristics of Prussian blue complex, silica and aminopropyl groups, indicating the formation of nanomaterial of interest. According to TEM images, the Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 exhibited a polydisperse supramolecular organization containing nanocubes of Fe4[Fe(CN)6]3 coated by silica and with mean edge length near to 66 nm. The XRD analysis of the hybrid nanomaterial showed the crystallographic planes related the phase of face centered cubic structure of the complex Prussian blue, Fe4[Fe(CN)6]3.nH2O, besides an amorphous phase characteristic of silica. The cyclic voltammogram of the Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 deposited onto vitreous carbon electrode in a 0.1 mol L-1 phosphate buffer spporting electrolyte (PBS, pH 7.02) exhibited two redox pairs, attributed to the conversion of Prussian blue (PB) in Prussian white (PW) and PB in Prussian green (PG), respectively. Also, it was observed an increased reversibility for the system and current intensities reduction after coating with silica. We expected that the properties observed for the Fe4[Fe(CN)6]3@SiO2-NH2 hybrid nanomaterial make it a potential candidate for (bio)sensors and covalent immobilization of several biomolecules being of interest for biomedicine area.