Hidroxiapatita funcionalizada com corantes fluorescentes por mecanismo esipt

Abstract

A hidroxiapatita (HA) é um mineral do grupo dos ortofosfatos de cálcio com uso diversificado sendo os principais em enxerto ósseos e em próteses den-tárias, devido ao fato da HA ser um dos constituintes do tecido ósseo. Isso agrega a esse material características como biocompatibilidade, sendo por isso, um material amplamente estudado nas ciências dos materiais. Corantes orgâni-cos como o 2-(2’-hidroxifenil)benzoxazol são conhecidos por emitirem fluores-cência devido ao mecanismo ESIPT (acrônimo do inglês para Excited State In-tramolecular Proton Transfer). Este trabalho teve como objetivo a funcionaliza-ção da HA com corantes ESIPT a fim de se obter materiais com propriedades fluorescentes a serem explorados, além da investigação do comportamento fo-tofísico do corante emissor na matriz de HA. A utilização de corantes ESIPT pos-sibilita que a HA marcada emita no estado sólido, uma importante propriedade fotofísica que abre um novo campo de investigação. A metodologia seguida para a funcionalização da HA com os corantes ESIPT envolve a reação de grupos silanóis de silício hidrolisados que são capazes de sofrer reações de condensa-ção com os grupos hidroxila da estrutura do ortofosfato. Sendo assim, duas abor-dagens foram seguidas, uma a síntese one-pot com o uso de agentes silanizan-tes e a outra por etapas, em que foram sintetizados primeiramente os corantes contendo grupos alcoxissilanos hidrolisáveis e posterior reação com a HA. Para a caracterização dos materiais foram utilizadas as técnicas de Infravermelho, TGA, MEV, Espectroscopia de Reflectância Difusa no UV-Vis, e Espectroscopia de Emissão de Fluorescência. Foi possível comprovar que a HA foi funcionali-zada com os corantes ESIPT e os materiais apresentaram intensa emissão de fluorescência no estado sólido.

Hydroxyapatite (HA) is a mineral of the calcium orthophosphate group with diver-sified use, being the mainly in bone grafts and in dental prostheses, since it is one of the main constituents of bone tissue. This adds characteristics such as biocompatibility to this material, making it a widely studied in material sciences. Organic dyes such as 2-(2'-hydroxyphenyl) benzoxazole are known to emit fluo-rescence due to the ESIPT mechanism (an acronym for Excited Intramolecular Proton Transfer). This work aimed to functionalize HA with ESIPT dyes in order to obtain materials with fluorescent properties to be explored, in addition to inves-tigating the photophysical behavior of the emitter dye in the HA matrix. The use of ESIPT dyes enables labeled HA to emit in solid state, an important photophys-ical property that opens up a new field of investigation. The methodology followed for the functionalization of HA with ESIPT dyes involves a reaction of hydrolyzed silicon silanol groups that are capable of undergoing condensation reactions with the hydroxyl groups of the orthophosphate structure. Thus, the two approaches were followed, a one-pot synthetic one with the use of silanizing agents and the other in steps, in which dyes containing hydrolysable alkoxysilane groups were first synthesized and subsequently reacted with HA. For the characterization of the materials, techniques such as Infrared, TGA, SEM, UV-Vis Diffuse Reflec-tance Spectroscopy, and Fluorescence Emission Spectroscopy were used. It was possible to verify that an HA was functionalized with ESIPT dyes and the materi-als presented intense fluorescence emission in the solid state.