Estudo computacional da adsorção de baicaleína em substratos de grafeno e ouro via DFT
Abstract
Os flavonoides formam uma extensa categoria de metabólitos secundários pertencentes
à classe dos polifenóis, encontrados em diversas espécies de plantas, como Scutellaria
baicalensis Georgi, um fitoterápico que contém a molécula baicaleína (BCL), denotada
por C
15
H
10
O
, como o principal composto bioativo utilizado no auxílio de tratamento de
doenças. É fundamental uma ampla compreensão dos efeitos da BCL em seres humanos,
considerando parâmetros como a dosagem apropriada e potenciais efeitos associados à
superdosagem. Assim, faz-se necessário desenvolver e/ou aprimorar mecanismos de detecção
de BCL, que sejam simples, miniaturizados, de baixo custo e altamente sensíveis. Nesta
dissertação de mestrado encontram-se as descrições de um estudo teórico da adsorção
de baicaleína em substratos de grafeno e ouro via Teoria do Funcional da Densidade
(DFT). Os sistemas baseados nos diferentes substratos de grafeno e superfície de metal
de transição para adsorção de BCL foram: (i) grafeno pristino (GRPR); (ii) grafeno com
monovacância (GRMV); (iii) grafeno dopado com oxigênio (GRDP); adicionalmente, (iv)
superfície Au(111) (S1A). Inicialmente, este estudo foi balizado na confecção dos sistemas
em regime isolado, nos quais a BCL, os substratos de grafeno e ouro foram analisados,
seguido dos testes de convergência. A confecção dos sistemas isolados visa incorporar
uma área de superfície adequada para acomodar a BCL no processo de adsorção. Após a
definição, otimização via DFT e caracterização dos sistemas em regime isolado, compostos
pelo adsorbato (BCL) e pelos substratos, procedeu-se com as adsorções de BCL sobre os
substratos através de simulações de dinâmica molecular ab initio (AIMD). A partir das
adsorções moleculares, foi possível verificar o comportamento das alterações relacionadas
à interação ao nível atomístico entre molécula e substrato a fim de obter um conjunto
de sistemas adsorvidos de maior estabilidade em termos energéticos. Os valores obtidos
para as energias de adsorção e interação são energeticamente favoráveis em relação aos
sistemas combinados. Ao verificar os principais comportamentos de interação, ressalta-se
que o tipo de ligação atuante na adsorção de BCL nos substratos GRPR, GRDP e S1A
são caracterizadas pela fisissorção, com BCL interagindo paralelamente em relação aos
substratos. Em contrapartida, o tipo de ligação atuante na adsorção de BCL na estrutura
GRMV é definida pela quimissorção, onde a molécula de estudo foi adsorvida via ligações
químicas. A análise da interação e adsorção BCL nos diferentes substratos ressalta a
relevância deste estudo na combinação das estruturas e no estabelecimento de mecanismos
de detecção. Em última instância, a investigação da adsorção de BCL nos substratos
GRPR, GRMV, GRDP e S1A contribui para a compreensão da interação molecular ao
nível atomístico.