Punti quantici di carbonio da chitosano: principali vie di sintesi e applicazioni

Autori

DOI:

https://doi.org/10.5281/zenodo.7761810

Parole chiave:

Punti quantici di carbonio, Chitosano, Nanomateriali

Abstract

I punti quantici di carbonio sono una nuova classe di nanomateriali fluorescenti, con proprietà quali la fotoluminescenza, l'elevata solubilità, la bassa tossicità e la favorevole biocompatibilità. Sono utili per applicazioni in biomedicina, sensori, celle solari e fotocatalisi, tra le altre. La sintesi di punti quantici utilizzando il chitosano come fonte di partenza diventa il centro dell'interesse dei ricercatori grazie al basso costo e alla disponibilità su larga scala di questo materiale. Un altro aspetto positivo dell'uso del chitosano è la possibilità di riutilizzare le risorse naturali con il potenziale di ridurre gli inquinanti e il loro impatto ambientale. Dal punto di vista dei metodi di sintesi, il metodo idrotermale si distingue per essere una metodologia semplice e a basso costo, che impiega condizioni di temperatura moderate e tempi di sintesi relativamente bassi. Tra le principali applicazioni dei punti quantici a base di chitosano, quelle di bioimmagine e biosensori sono le più riportate in letteratura.

Biografie autore

Bruno Peixoto de Oliveira, Universidade Federal do Cariri

Doutorando no Programa de Ciências Naturais na Universidade Estadual do Ceará. Trabalha como Professor Assistente da Universidade Federal do Cariri, atuando principalmente nos seguintes temas: síntese de nanopartículas, carbon dots e Ensino de Química. Mestre em Química (área de concentração Físico-Química) pela Universidade Federal do Ceará (2014). Graduado em Licenciatura em Química pela Universidade Estadual do Ceará (2009)

Nathália Uchôa de Castro Bessa, State University of Ceará

Atualmente mestranda em Ciências Naturais no programa de pós graduação em ciências naturais (PPGCN/UECE). Graduada em Química pela Universidade Estadual do Ceará. Experiência como bolsista CNPQ no Laboratório de Química dos Polímeros Naturais trabalhando com quitosana para a produção de pontos quânticos de carbono

Joice Farias do Nascimento, State University of Ceará

Atualmente é Mestrada em Ciências Naturais pelo Programa de Pós-graduação em Ciências Naturais (PPGCN-UECE). Possui graduação em Licenciatura Plena em Química pela Universidade Estadual do Ceará (2020.2).

Flávia Oliveira Monteiro da Silva Abreu, State University of Ceará

Possui graduação em Bacharelado em Quimica pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2000) e graduação em Licenciatura em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) (2005). Possui Mestrado (2004) e Doutorado (2008) em Engenharia, com área de Concentração em Ciência e Tecnologia dos Materiais pelo programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgia e Materiais (PPGEM/UFRGS).

Riferimenti bibliografici

Abreu, F. O. M. da S. (2008). Síntese e caracterização de hidrogéis biodegradáveis à base de quitosana com morfologia controlada com potencial aplicação como carreadores de fármacos. https://lume.ufrgs.br/handle/10183/15030

Azevedo, V. V. C. et al. (2007). Quitina e Quitosana: aplicações como biomateriais. Revista Eletrônica de Materiais e Processos,2(3).

Baker, S. N., & Baker, G. A. (2010). Luminescent carbon nanodots: Emergent nanolights. Angewandte Chemie International Edition, 49(38), 6726–6744. https://doi.org/10.1002/anie.200906623

Briscoe, J., Marinovic, A., Sevilla, M., Dunn, S., & Titirici, M. (2015). Biomass-derived carbon quantum dot sensitizers for solid-state nanostructured solar cells. Angewandte Chemie International Edition, 54(15), 4463–4468. https://doi.org/10.1002/anie.201409290

Chowdhuri, A. R., Singh, T., Ghosh, S. K., & Sahu, S. K. (2016). Carbon dots embedded magnetic nanoparticles @chitosan @metal organic framework as a nanoprobe for ph sensitive targeted anticancer drug delivery. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(26), 16573–16583. https://doi.org/10.1021/acsami.6b03988

Chowdhury, D., Gogoi, N., & Majumdar, G. (2012). Fluorescent carbon dots obtained from chitosan gel. RSC Advances, 2(32), 12156. https://doi.org/10.1039/c2ra21705h

Dutta, P.K., Dutta, J., and Tripathi, V.S. (2004) Chitin and Chitosan: Chemistry, Properties and Applications. Journal of Scientific & Industrial Research, 63, 20-31.

http://nopr.niscair.res.in/handle/123456789/5397

Gomes, M. F., Gomes, Y. F., Moriyama, A. L. L., Barros Neto, E. L., & Souza, C. P. (2019). Design of carbon quantum dots via hydrothermal carbonization synthesis from renewable precursors. https://doi.org/10.1007/s13399-019-00387-4

Gong, P., Sun, L., Wang, F., Liu, X., Yan, Z., Wang, M., Zhang, L., Tian, Z., Liu, Z., & You, J. (2019). Highly fluorescent N-doped carbon dots with two-photon emission for ultrasensitive detection of tumor marker and visual monitor anticancer drug loading and delivery. Chemical Engineering Journal, 356, 994–1002. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.09.100

Guo, W., Pi, F., Zhang, H., Sun, J., Zhang, Y., & Sun, X. (2017). A novel molecularly imprinted electrochemical sensor modified with carbon dots, chitosan, gold nanoparticles for the determination of patulin. Biosensors and Bioelectronics, 98, 299–304. https://doi.org/10.1016/j.bios.2017.06.036

Huang, Q., Zhang, H., Hu, S., Li, F., Weng, W., Chen, J., Wang, Q., He, Y., Zhang, W., & Bao, X. (2014). A sensitive and reliable dopamine biosensor was developed based on the Au@carbon dots–chitosan composite film. Biosensors and Bioelectronics, 52, 277–280. https://doi.org/10.1016/j.bios.2013.09.003

Kandra, R., & Bajpai, S. (2020). Synthesis, mechanical properties of fluorescent carbon dots loaded nanocomposites chitosan film for wound healing and drug delivery. Arabian Journal of Chemistry, 13(4), 4882–4894. https://doi.org/10.1016/j.arabjc.2019.12.010

Kumar, A., Chowdhuri, A. R., Laha, D., Chandra, S., Karmakar, P., & Sahu, S. K. (2016). One-pot synthesis of carbon dot-entrenched chitosan-modified magnetic nanoparticles for fluorescence-based Cu 2+ ion sensing and cell imaging. RSC Advances, 6(64), 58979–58987. https://doi.org/10.1039/C6RA10382K

Li, J., He, Z., Guo, C., Wang, L., & Xu, S. (2014). Synthesis of carbon nanohorns/chitosan/quantum dots nanocomposite and its applications in cells labeling and in vivo imaging. Journal of Luminescence, 145, 74–80. https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2013.06.036

Li, L., Zheng, X., Huang, Y., Zhang, L., Cui, K., Zhang, Y., & Yu, J. (2018). Addressable tio 2 nanotubes functionalized paper-based cyto-sensor with photocontrollable switch for highly-efficient evaluating surface protein expressions of cancer cells. Analytical Chemistry, 90(23), 13882–13890. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.8b02849

Liang, Z., Kang, M., Payne, G. F., Wang, X., & Sun, R. (2016). Probing energy and electron transfer mechanisms in fluorescence quenching of biomass carbon quantum dots. ACS Applied Materials & Interfaces, 8(27), 17478–17488. https://doi.org/10.1021/acsami.6b04826

Machado, C. E., Vieira, K. O., Ferrari, J. L., & Schiavon, M. A. (2015). Pontos quânticos de carbono: Síntese química, propriedades e aplicaçoes. Revista Virtual de Química, 7(4), 1306–1346. https://doi.org/10.5935/1984-6835.20150073

Moradi, S., Sadrjavadi, K., Farhadian, N., Hosseinzadeh, L., & Shahlaei, M. (2018). Easy synthesis, characterization and cell cytotoxicity of green nano carbon dots using hydrothermal carbonization of Gum Tragacanth and chitosan bio-polymers for bioimaging. Journal of Molecular Liquids, 259, 284–290. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.03.054

Mirtchev, P., Henderson, E. J., Soheilnia, N., Yip, C. M., & Ozin, G. A. (2012). Solution phase synthesis of carbon quantum dots as sensitizers for nanocrystalline TiO 2 solar cells. J. Mater. Chem., 22(4), 1265–1269. https://doi.org/10.1039/C1JM14112K

Ravi Kumar, M. N. V. (2000). A review of chitin and chitosan applications. Reactive and Functional Polymers, 46(1), 1–27. https://doi.org/10.1016/S1381-5148(00)00038-9

Rinaudo, M. (2006). Chitin and chitosan: Properties and applications. Progress in Polymer Science, 31(7), 603–632. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.06.001

Sarkar, T., Bohidar, H. B., & Solanki, P. R. (2018). Carbon dots-modified chitosan based electrochemical biosensing platform for detection of vitamin D. International Journal of Biological Macromolecules, 109, 687–697. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.12.122

Xu, X., Ray, R., Gu, Y., Ploehn, H. J., Gearheart, L., Raker, K., & Scrivens, W. A. (2004). Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nanotube fragments. Journal of the American Chemical Society, 126(40), 12736–12737. https://doi.org/10.1021/ja040082h

Zhan, J., Peng, R., Wei, S., Chen, J., Peng, X., & Xiao, B. (2019). Ethanol-precipitation-assisted highly efficient synthesis of nitrogen-doped carbon quantum dots from chitosan. ACS Omega, 4(27), 22574–22580. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03318

Zhang, X., Jiang, M., Niu, N., Chen, Z., Li, S., Liu, S., & Li, J. (2018). Natural-product-derived carbon dots: From natural products to functional materials. ChemSusChem, 11(1), 11–24. https://doi.org/10.1002/cssc.201701847

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Pubblicato

2020-06-20

Come citare

Oliveira, . B. P. de ., Bessa, N. U. de C. ., Nascimento, J. F. do ., & Abreu, F. O. M. da S. . (2020). Punti quantici di carbonio da chitosano: principali vie di sintesi e applicazioni. Revista Coleta Scientifica, 4(7), 01–09. https://doi.org/10.5281/zenodo.7761810

Fascicolo

V. 4 N. 7 (2020): Revista Coleta Científica

Sezione

Artigos

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Licenza

Copyright (c) 2020 (CC BY 4.0)

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