Desenvolvimento e aplicação de corantes e novos materiais Microestruturados fluorescentes na revelação de impressões digitais latentes e no diagnóstico clínico

Abstract

Nesta Tese são apresentadas a síntese e a caracterização de cinco corantes benzazóis, dos quais três são inéditos. Os referidos corantes apresentam emissão de fluorescência na região violeta–verde do espectro visível, com grande deslocamento de Stokes devido ao mecanismo de transferência protônica intramolecular no estado excitado (ESIPT). Estudos do efeito de solvente nas propriedades fotofísicas dos corantes foram efetuados por espectroscopia de absorção no UV-visível e emissão de fluorescência em solventes de diferentes polaridades (água, metanol, acetonitrila, diclorometano, e acetato de etila). As propriedades fotofísicas e estruturais também foram investigadas teoricamente, empregando o hamiltoniano de cálculos semi-empíricos PM3 (NDDO) e ZINDO (INDO/STO-6G). Novos materiais microestruturados fluorescentes à base dos corantes benzazois, previamente sintetizados, foram desenvolvidos e avaliados na detecção de impressões digitais latentes em diferentes tipos de superfícies (porosas e não porosas) e cores (escuras, brancas e multicoloridas). Os novos materiais microestruturados foram obtidos por incorporação de uma pequena quantidade do corante em matriz de amido ou sílica (razão de massa 1:100 e 1:300), usando solução aquosa ou etanol, em condições ambientais. As propriedades fotofísicas desses materiais foram caracterizadas por absorção no UV-visível e emissão de fluorescência, e sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia óptica e de epifluorescência. Os materiais microestruturados desenvolvidos mostraram uma intensa emissão de fluorescência na região azul-verde e criaram alto contraste com os resíduos de impressões digitais quando expostos à luz ultravioleta de onda longa (365 nm). A fluorescência emitida pelas impressões digitais realçou os detalhes das cristas papilares em todas as superfícies examinadas, permitindo que fossem facilmente visualizados e fotografados. Também foi possível detectar impressões digitais de diferentes idades e depositadas em série, bem como comparar a performance dos reveladores propostos em relação aos reveladores atualmente comercializados (Sirchie®). Por último, a potencialidade de aplicação de corantes benzazóis fluorescentes na detecção e diagnóstico clínico foi avaliada com sucesso através da marcação e visualização de ovos de Oxyuris equi e larvas de Trichostrongyloidea infectantes por microscópio de epifluorescência. O método proposto permite um rápido, simples, direto e seletivo diagnóstico clínico de infecções por helmintos (vermes gastrointestinais) em animais.

The synthesis and characterization of five dyes (three are unpublished), belonging to the benzazoles class, and new microstructural fluorescent materials are presented in this work. These dyes show an intense emission of fluorescence in the violet-green region of the visible spectrum, with a large Stokes shift due to the excited-state intramolecular proton-transfer (ESIPT) mechanism. Solvent effects on the photophysical properties were performed by UV-visible absorption spectroscopy and fluorescence emission in solvent with different polarities (water, methanol, acetonitrile, dichloromethane, and ethyl acetate). Photophysical and structural properties were also investigated theoretically using semiempirical calculations with the PM3 (NDDO), ZINDO (INDO/ STO-3G) Hamiltonian. Microstructured fluorescent materials based on previously synthesized benzazole dyes were developed and evaluated for the detection of latent fingerprints on different types of surfaces (porous and nonporous) and colors (dark, white and multicolored). The novel microstructured materials were obtained by incorporating a small amount of the dye into starch or sílica matrix (1: 100 and 1: 300 mass ratio) using aqueous solution or ethanol under ambient conditions. The photophysical properties were characterized by UV-visible absorption and fluorescence emission spectroscopy, and their morphology by scanning electron microscopy (SEM) and optical and epifluorescence microscopy. Developed microstructured materials showed a intense fluorescence emission in the blue–green region and created high contrast with fingerprint residues when exposed to long-wave ultraviolet light (365 nm). The fluorescence emitted by fingerprints emphasizes details of minutiae on all surfaces examined, allowing them to be easily viewed and photographed. It was also able to detect fingerprints of different ages and deposited in series. It was also possible to detect fingerprints of different ages and deposited in series, as well as to compare the performance of the proposed developers in relation to the commercially available developers (Sirchie®). Finally, the potentiality of fluorescent dyes in clinical detection and diagnosis was successfully evaluated by labeling and displaying Oxyuris equi eggs and infective Trichostrongyloidea larvae by epifluorescence microscopy. The proposed method allows a fast, simple, direct and selective diagnosis of helminth diseases (gastrointestinal worms) in animals.