Óxido de grafeno: abordagens computacionais de multiescala na interface nanobioeco

Resumo

Quando atingem o meio ambiente, os nanomateriais podem interagir com os poluentes orgânicos e metálicos ali presentes, alterando sua biodisponibilidade e resultando em efeitos de toxicidade de misturas. As biomoléculas que interagem com a superfície dos materiais, formando a corona biomolecular, afetam significativamente esse processo, competindo com os poluentes por sítios de interação na superfície ou mesmo criando novas possibilidades de interações. Compreender as transformações ambientais dos nanomateriais é essencial para sua avaliação de risco, e ainda há muito a explorar sobre os processos na interface entre nanomateriais, biomoléculas e poluentes. As abordagens computacionais forneceram avanços valiosos na compreensão dos aspectos mecanicistas das interações nano-bio; no entanto, devido a complexidade inerente aos sistemas biológicos, faz-se necessário metodologias computacionais que acessam sistemas de várias escalas de tamanho (extrapolando de atômico-meso-macro) para entender os processos biológicos relevantes nessa interface. Em relação à formação da biocorona, as metodologias atomísticas (e.g., dinâmica molecular) por si só não acessam sistemas de tamanho relevante para observação desses processos e métodos de teoria multi-escala são necessários para modelar as interações biomoleculares da interface nano-bio, refletindo a variabilidade de moléculas e explorarando suas conformações nas superfícies dos nanomateriais em um tempo viável. Neste projeto, propomos adaptar o método coarse-grained United Atom para caracterizar a interação de diferentes tipos de moléculas de relevância ambiental (por exemplo, proteínas, ácidos húmicos e lipídios) com a superfície do óxido de grafeno, avaliando a energia de ligação e as orientações de adsorção, e então comparar a interação das biocoronas na superfície dos nanomateriais com contaminantes comumente presentes no ambiente. Este estudo contribuirá para o entendimento mecanicista da formação de biocoronas sobre o óxido de grafeno no ambiente e como elas modulam a adsorção de poluentes pelo nanomaterial. As metodologias aprendidas contribuirão para ampliar os modelos de interações do óxido de grafeno com matéria orgânica e poluentes orgânicos, que são objeto do projeto de doutorado em andamento no Brasil. (AU)