00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
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Tipo: Dissertação
Título: Revelação de impressões digitais latentes usando nanopartículas fluorescentes baseadas em sílica mesoporosa modificada com quitosana
Título(s) alternativo(s): Latent fingerprint reveal using fluorescent nanoparticles based on chitosan-modified mesoporous silica
Autor(es): Silva, Adriano Ananias da
Primeiro Orientador: Ribeiro, Adriana Santos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Oliveira, Laís Farias Azevedo de Magalhães
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Júlio Cosme Santos da
metadata.dc.contributor.referee2: Assis, Alexandro Mangueira Lima de
Resumo: Recentemente, tem sido relatado que a hidrofobicidade e a lipofilicidade são parâmetros importantes para o mecanismo de detecção de impressões digitais, pois elas têm os lipídeos como o seu principal componente orgânico. Nesse sentido, a funcionalização de nanomateriais com moléculas ou grupos funcionais hidrofóbicos tem se tornado uma importante ferramenta para a obtenção de novos agentes reveladores com sensibilidade aumentada. A maioria das pesquisas, no entanto, tendem a não focar na determinação do quanto esse fator influencia na qualidade das revelações. Nanopartículas de sílica mesoporosa do tipo MCM-41, devido suas excelentes propriedades, como alta área de superfície e biocompatibilidade, têm sido amplamente investigadas em aplicações biomédicas e, mais recentemente, em aplicações forenses. Neste trabalho, nanopartículas de MCM-41 foram sintetizadas pelo método sol-gel e funcionalizadas com auramina O (MCM-41@AO) e com quitosana e auramina O (MCM-41@Qui@AO). A quitosana foi empregada para conferir às nanopartículas um elevado caráter lipofílico. Essas nanopartículas foram utilizadas como pós reveladores para a detecção de impressões digitais latentes em diferentes condições (diferentes substratos e doadores, impressões digitais envelhecidas e com concentrações mínimas de resíduos), com o objetivo de comparar a influência da modificação com quitosana na qualidade das revelações. Ambas as formulações foram caracterizadas por FT-IR, MET, BET, UV-vis e espectrofluorimetria. O biopolímero quitosana e o fluoróforo auramina O foram incorporados com êxito na matriz da sílica mesoporosa por método não-covalente e as assim denominadas MCM-41@AO e MCM-41@Qui@AO exibiram tamanhos aproximados de 100 nm, morfologia esférica e arranjo hexagonal de poros ordenados e bem definidos. A análise de área superficial (BET) confirmou que a quitosana foi incorporada tanto na superfície externa, quanto nos poros internos da MCM-41 e os ensaios fotofísicos demonstraram que ambas as nanopartículas possuem boas propriedades de luminescência. Os ensaios de aplicação desses materiais na revelação de impressões digitais latentes evidenciaram uma melhora significativa na qualidade das imagens reveladas com o uso das nanopartículas fluorescentes modificadas com quitosana, que apresentaram alta luminosidade, contraste e clareza das cristas da impressão digital, em comparação com aquelas nas quais essa modificação superficial não foi realizada. As nanopartículas de MCM-41@Qui@AO demonstraram alta eficiência e consistência até mesmo na revelação de impressões digitais envelhecidas até 60 dias e com concentrações mínimas de resíduos, evidenciadas pelos ensaios de depleção das impressões digitais. Utilizando a escala UK Home Office de classificação, uma média de 97,78% das revelações usando esse material, nas diferentes condições abordadas nesse trabalho, foram pontuadas com notas 3 – 4 e classificadas como identificáveis, em comparação aos 73,34% de notas 3 – 4 obtidas para as revelações com MCM-41@AO. Esse elevado aumento da eficiência e sensibilidade da MCM-41@Qui@AO corroboram com estudos prévios que apontam o caráter lipofílico de novos materiais como fator determinante para suas aplicações eficazes na revelação de impressões digitais latentes.
Abstract: Recently, it has been reported that hydrophobicity and lipophilicity are important parameters for the mechanism of fingerprint detection, as lipids are their main organic component. In this context, the functionalization of nanomaterials with hydrophobic molecules or functional groups has become an important tool for developing new detection agents with enhanced sensitivity. However, most research tends to overlook the extent to which this factor influences the quality of the detection. Mesoporous silica nanoparticles of the MCM-41 type, due to their excellent properties, such as high surface area and biocompatibility, have been widely investigated in biomedical applications and, more recently, in forensic applications. In this work, MCM-41 nanoparticles were synthesized by the sol-gel method and functionalized with auramine O (MCM-41@AO) and with chitosan and auramine O (MCM-41@Qui@AO). Chitosan was used to endow the nanoparticles with high lipophilicity. These nanoparticles were used as powder developers for the detection of latent fingerprints under various conditions (different substrates and donors, aged fingerprints, and minimal residue concentrations) to compare the influence of chitosan modification on the quality of the detection. Both formulations were characterized by FT-IR, TEM, BET, UV-Vis, and fluorescence spectroscopy. The biopolymer chitosan and the fluorophore auramine O were successfully incorporated into the mesoporous silica matrix through a non-covalent method, and the so-called MCM41@AO and MCM-41@Qui@AO exhibited approximate sizes of 100 nm, spherical morphology, and ordered, well-defined hexagonal pore arrangements. Surface area analysis (BET) confirmed that chitosan was incorporated both on the external surface and within the internal pores of MCM-41, and photophysical tests demonstrated that both nanoparticles possess good luminescent properties. Application tests of these materials in latent fingerprint detection showed a significant improvement in the quality of the revealed images using chitosan-modified fluorescent nanoparticles, which exhibited high brightness, contrast, and clarity of the fingerprint ridges compared to those where no surface modification was performed. MCM-41@Qui@AO nanoparticles demonstrated high efficiency and consistency even in the detection of fingerprints aged up to 60 days and with minimal residue concentrations, as evidenced by fingerprint depletion tests. Using the UK Home Office classification scale, an average of 97.78% of the revelations using this material, under the various conditions addressed in this study, were rated 3 – 4 and classified as identifiable, compared to 73.34% of ratings 3 – 4 obtained for revelations with MCM-41@AO. This significant increase in efficiency and sensitivity of MCM41@Qui@AO corroborates previous studies indicating that the lipophilic nature of new materials is a determining factor for their effective application in the detection of latent fingerprints.
Palavras-chave: Impressões digitais latentes
Lipofilicidade
Quitosana
Nanopartículas de sílica mesoporosa
Auramina
Latent fingerprints
Lipophilicity
Chitosan
Mesoporous silica nanoparticles
Auramine
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: SILVA, Adriano Ananias da. Revelação de impressões digitais latentes usando nanopartículas fluorescentes baseadas em sílica mesoporosa modificada com quitosana. 2025. 105 f. Dissertação (Mestrado em Química e Biotecnologia) - Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16649
Data do documento: 30-ago-2024
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