The use of metallic nanoparticles for biocatalysis has been steadily increasing due to their great catalytic potential, stability against complex media and recyclability. In addition, nanocatalysis can be benefited by external stimuli such as localized surface plasmon resonance (LSPR), whose optical, electronic and thermal effects are capable of intensifying or even modifying the catalytic mechanisms of the original reactions. This thesis is dedicated to investigating: i) metallic nanoparticles that can act as enzymes, in the so-called nanozymes and ii) metallic nanoparticles as supports for the immobilization of proteins in nanobioconjugates. The materials were studied from the nanobiocatalytic point of view and under the action of LSPR stimulus. In the first series of materials, nanozymes, silver nanoparticles (AgNP) were studied as antimicrobial agents against multidrug-resistant P. aeruginosa. Under light stimulus on LSPR, AgNP are able to cause cell death to 100% of bacteria in just 1 h of treatment. This efficiency is related to the higher production of reactive oxygen species (ROS) in the combination of AgNP and light, demonstrating the effect of LSPR. Bimetallic AgAu nanoparticles were also studied. Bimetallic AgAu alloys supported on SiO₂ were synthesized mechanochemically and used in the hydrogenation of 2-nitroaniline. In this case, a 4-fold increase in the rate constant was observed, as well as an increase in catalytic conversion compared to the individual metals. Bimetallic AgAu nanoshells supported on graphene oxide (GO) and SiO₂ submicrospheres were synthesized by galvanic substitution in solution. The nanoshells were tested as peroxidases for the electrochemical detection of H₂O₂ by its reduction reaction (HPRR), with influence of the composition and support, as well as the excitation region of the LSPR. Compared to the dark, AgAu/GO showed a 100% increase in sensitivity under the stimuli of 405 or 533 nm, while AgAu/SiO₂ led to a 120% improvement under the stimulus of 650 nm. In the second type of materials studied, nanobioconjugates, gold nanoparticles (AuNP) were studied as support for immobilization of two biomolecules: Lipase from Candida sp. (CALB) and Cytochrome C (CytC). Immobilized CALB showed improvement in its catalytic activity under LSPR stimulation of AuNP. The enzyme was investigated in terms of secondary structure changes by local heat generation. Circular dichroism and Raman showed intense changes, especially in the α-helix, after immobilization, but also under the change of temperature and incidence of light. Molecular Dynamics (MD) demonstrates that these stimuli can lead to the exposure of the Ser105- Asp187-His224 catalytic triad and, therefore, would promote greater catalytic activity. Similarly, when CytC is immobilized in AuNP, changes in its secondary structure were observed, especially with a significant loss of -helix and gain of β-sheets, in addition to a considerable improvement in thermal stability. Catalytically, the CytC@AuNP nanobioconjugate showed a 68% improvement in catalytic conversion. Under LSPR, only the nanobioconjugate had a performance improvement of 12%. Thus, this thesis demonstrates the advantages of using metallic nanoparticles in nanobiocatalysis, whether through the use of nanozymes or nanobioconjugates, also expanding what we know about the interaction of LSPR and biomolecules.

O uso de nanomateriais metálicos para a biocatálise vem se consolidando devido ao seu grande poder catalítico, estabilidade frente a meios complexos e reciclabilidade. Além disso, a nanocatálise pode ser beneficiada por estímulos externos como a ressonância plasmônica localizada de superfície (LSPR), cujos efeitos óticos, eletrônicos e térmicos são capazes de intensificar ou até modificar os mecanismos catalíticos das reações originais. Essa tese se dedica em investigar: i) nanomateriais metálicos que podem atuar como enzimas, nas chamadas nanozimas e ii) nanomateriais metálicos como suportes de imobilização de proteínas em nanobioconjugados. Os materiais foram estudados sob o ponto de vista nanobiocatalítico e sob ação de estímulo LSPR. Na primeira série de materiais, as nanozimas, nanopartículas de prata (AgNP) foram estudadas como agentes antimicrobianos contra P. aeruginosa multirresistente. Sob a ação de luz em LSPR, AgNP são capazes de causar morte celular a 100% das bactérias em apenas 1 h de tratamento. Essa eficiência se relaciona à maior produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) na combinação de AgNP e luz, demonstrando o efeito do LSPR. Nanopartículas bimetálicas de AgAu também foram estudadas. Ligas bimetálicas de AgAu suportadas em SiO₂ foram sintetizadas mecanoquimicamente e utilizadas na hidrogenação da 2-nitroanilina. Nesse caso, observou-se um aumento de 4 vezes na constante de velocidade, bem como aumento da conversão catalítica em comparação aos metais isoladamente. Nanocascas bimetálicas de AgAu suportadas em óxido de grafeno (GO) e submicroesferas de SiO2 foram sintetizadas por substituição galvânica em solução. As nanocascas foram testadas como peroxidases para a detecção eletroquímica de H₂O₂ por sua reação de redução (HPRR), havendo influência da composição e suporte, bem como da região de excitação do LSPR. Em comparação ao escuro, AgAu/GO apresentou aumento de 100% na sensibilidade sob estímulo de 405 ou 533 nm, enquanto AgAu/SiO2 levou a 120% de melhora sob estímulo de 650 nm. No segundo tipo de materiais estudados, os nanobioconjugados, nanopartículas de ouro (AuNP) foram estudadas como suporte para imobilização de duas biomoléculas: Lipase de Candida sp. (CALB) e Citocromo C (CytC). CALB imobilizada demonstrou melhora na sua atividade catalítica sob estímulo LSPR de AuNP. A enzima foi investigada em termos das mudanças na estrutura secundária pela geração local de calor. Dicroísmo circular e Raman demostraram intensas mudanças, em especial nas α-hélices, após a imobilização, mas também sob a ação de temperatura e incidência de luz. Dinâmica molecular (MD) demonstra que esses estímulos podem levar a uma maior exposição da tríade catalítica Ser105-Asp187-His224 e, portanto, promoveriam uma maior atividade catalítica. Similarmente, quando CytC está imobilizada em AuNP, observou-se mudanças em sua estrutura secundária, em especial com uma perda significativa de -hélice e ganho de folhas-β, além de considerável melhora na estabilidade térmica. Cataliticamente, o nanobioconjugado CytC@AuNP apresentou melhora de 68% na conversão catalítica. Sob LSPR, apenas o nanobioconjugado teve melhoria de desempenho em 12%. Com isso, esta tese demonstra vantagens do uso de nanopartículas metálicas em nanobiocatálise, seja através do emprego denanozimas ou de nanobioconjugados, ampliando também o que conhecemos da interação do LSPR e biomoléculas.