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O Laboratório de Sistemas Interfaciais é coordenado pelo Prof. Filipe Lima e o foco principal do grupo é no estudo de sistemas que possuem interfaces.

Interfaces são regiões no espaço que separam duas regiões distintas (fases). Devido ao fato de solutos interagirem diferentemente com as duas regiões, a concentração de espécies próximas às interfaces é invariavelmente diferente das concentrações em seio de solução (bulk). Logo, a composição das interfaces e, consequentemente, as propriedades das interfaces diferem drasticamente das propriedades no bulk, tornando as interfaces regiões especiais no espaço.

Uma vez que é a diferença de interação entre as moléculas e as duas (ou mais) fases que faz com que haja excesso (ou depleção) de moléculas nas interfaces, a natureza dessas interações é que determina as propriedades interfaciais. Assim, para diferentes interfaces, como a interface água/ar, óleo/água, entre tantas outras, a adsorção de moléculas varia drasticamente com a natureza das fases e dos solutos. Um grupo de interfaces de grande interesse industrial e biológico são as interfaces formadas pela associação de moléculas anfifílicas, como os surfactantes e os lipídeos.

Surfactantes são moléculas que possuem grupos hidrofílicos e uma cadeia hidrofóbica em suas estruturas e são largamente utilizadas na indústria. Devido à baixa afinidade das caudas hidrofóbicas dos surfactantes por água, em determinadas condições, surfactantes formam espontâneamente agregados conhecidos como micelas. Nas micelas, as caudas hidrofóbicas dos surfactantes formam um núcleo hidrofóbico e as cabeças polares dos surfactantes formam uma interface polar. As propriedades das micelas variam conforme a estrutura da região apolar e da região polar e o controle das propriedades micelares pode ser utilizado para diversos fins, como para o controle de propriedades de nanopartículas sintetizadas utilizando micelas como suportes.

Quando a molécula anfifílica possui duas cadeias hidrofóbicas, como os lipídeos, a afinidade do anfifílico por água é muito menor do que a afinidade entre moléculas de água. Assim, em água, lipídeos formam estruturas conhecidas como bicamadas, que são consideravelmente mais empacotadas do que micelas, isto é, há um contato muito menor entre cadeias hidrofóbicas e a água em bicamadas do que em micelas. Estas estruturas são de grande importância biológica, pois as membranas celulares são compostas por lipídeos, fazendo com que o estudo das propriedades de bicamadas seja fundamental. Estas estruturas também são importantes na industria de cosméticos e no design de novos sistema de entrega de fármacos.

Em nosso grupo, estudamos propriedades fundamentais de diferentes interfaces, com o intuito de entender como as propriedades interfaciais e de agregados podem ser modulados. A determinação de tais parâmetros envolve a utilização de técnicas experimentais variadas, como a fluorescência, espalhamento de luz e calorimetria. Para que haja compreensão das propriedades dos sistemas no nível molecular, combinamos os resultados experimentais com modelagem computacional (Dinâmica Molecular ou Monte Carlo), fornecendo uma visão completa dos sistemas estudados. Por fim, a determinação das propriedades dos sistemas permite que novos sistemas aplicáveis, como rotas alternativas de nanopartículas, sejam desenvolvidos.