"A Transversalidade da Ciência, Tecnologia e Inovações para o Planeta"

5 a 7 de outubro de 2021

Trabalho 15188

ISSN 2237-9045
Instituição Universidade Federal de Viçosa
Nível Graduação
Modalidade Pesquisa
Área de conhecimento Ciências Exatas e Tecnológicas
Área temática Física da Matéria Condensada
Setor Departamento de Física
Bolsa PIBIC/CNPq
Conclusão de bolsa Sim
Apoio financeiro CAPES, CNPq, FAPEMIG, FUNARBE
Primeiro autor Paulo Henrique Fonseca Oliveira
Orientador MARCIO SANTOS ROCHA
Outros membros LUIS HENRIQUE MENDES DA SILVA, Ulisses Moreira Silveira Andrade
Título Pinças ótica e holográfica no estudo de materiais e interações DNA-ligantes
Resumo A técnica de pinçamento ótico consiste em utilizar um laser altamente focalizado para prender (ou “pinçar”) micropartículas em um poço de potencial. Ela é uma técnica para manipulação de moléculas únicas; e muito útil no estudo de interações DNA-ligantes, onde é possível obter dados físico-químicos a partir de mudanças nos parâmetros mecânicos do biopolímero. É possível também utilizar técnicas de holografia para manipular o feixe laser, dando origem à chamada pinça holográfica. Podemos, por exemplo, usar um elemento óptico difrativo (diffractive optical element – DOE), que distribui um único feixe laser colimado em uma rede de vários lasers, cada qual gerando uma armadilha ótica, a fim de pinçar diversas partículas simultaneamente. Utilizando um modulador espacial de luz, o padrão das armadilhas pode inclusive ser dinâmico e/ou 3D. Com a holografia, também podemos mudar o perfil de intensidade do laser: ao invés do tradicional feixe Gaussiano, podemos ter um feixe de Bessel. Ele nos dá um perfil de intensidade com vários máximos que decaem rapidamente a partir do centro (o Gaussiano possui apenas um máximo central). Esse tipo de feixe nos permite pinçar partículas superparamagnéticas, o que não seria possível na pinça ótica tradicional. Os objetivos desse trabalho foram estudar os fundamentos da pinça ótica: princípios físicos, montagem experimental e calibração, e utilizá-la para investigar a interação da molécula de DNA com o líquido iônico 1-butyl-3-methylimidazolium chloride. Também se estudou as técnicas de holografia supracitadas. A partir de um laser de estado sólido de 1064 nm, um microscópio invertido e duas câmeras CCD, foi possível realizar a montagem da pinça ótica. A calibração foi realizada pelo método do movimento browniano. O procedimento experimental foi realizado como se segue: o DNA, que teve suas extremidades marcadas com biotina, foi deixado em banho térmico numa solução de PBS 150 mM com microesferas de poliestireno, e posteriormente foi colocado na lamínula para a realização do experimento. A lamínula e as microesferas estão recobertas com estreptavidina, que se ligam à biotina das extremidades do DNA. Deslocando a lamínula com o estágio piezoelétrico, podemos esticar o DNA e medir a força restauradora que ele realiza. A partir disso, montamos um gráfico de força por extensão do mesmo. O modelo Marko-Siggia nos permite obter então os comprimentos de persistência (A) e contorno (L), características mecânicas do polímero: o primeiro nos dá ideia da rigidez, enquanto o segundo é relacionado ao comprimento. Trabalhamos no regime entrópico, onde o modelo citado se aplica: as forças envolvidas alteram apenas a conformação do DNA, não sua estrutura. Repetimos o procedimento anterior para diferentes concentrações, sendo cinco medidas para cada alíquota. Concluímos que ocorreram variações nos comprimentos de contorno e persistência do DNA, evidenciando que o líquido iônico 1-butyl-3-methylimidazolium chloride interage com o mesmo.
Palavras-chave pinça ótica, DNA, holografia
Forma de apresentação..... Vídeo
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