Produção e funcionalização de nanoceluloses com arginina como suporte para nanopartículas de prata
Data
2020-06-29
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Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: O polímero mais disponível na natureza conhecido como celulose é produzido essencialmente por árvores, plantas e algumas algas, e está presente nas paredes celulares desempenhando função de suporte estrutural, conferindo-lhes resistência, apresentando apenas ligações glicosídicas do tipo β-(1→4). Há também microrganismos capazes de sintetizá-la originando um produto quimicamente idêntico à celulose vegetal (CV), como é o caso da bactéria gram-negativa Komagataeibacter xylinus, livre de hemiceluloses e lignina. A celulose, independente da origem, permite a modificação química conferindo-lhe novas propriedades. A hidrólise ácida parcial da cadeia de celulose nas regiões amorfas do polímero leva a formação de nanoestruturas fibrilares com características de cristal líquido, a nanocelulose (whisker). Neste trabalho o aminoácido arginina foi inserido por ligação covalente na estrutura das nanoceluloses vegetais e bacterianas, e posteriormente operou como agente redutor do sal de prata AgNO3 produzindo nanopartículas de prata (npAg) inseridas nos whiskers de origem vegetal e bacteriana. Os produtos, a cada passo da estratégia de síntese, de produção de nanocelulose, derivatização com espaçador de ácido succínico, conjugação com arginina e redução da prata foram caracterizados por técnicas espectroscópicas (UV-Vis, FT-IR, DRX), térmicas (DSC) e de análise morfológica (MEV). Os whiskers produzidos de celulose vegetal (NCW-CV) e bacteriana (NCW-CB) foram capazes de formar suspensões estáveis que quando secas se organizam como filmes finos. Os filmes regenerados de NCW-CV e NCW-CB modificados com nanopartículas de prata foram comparados com solução de antibiótico a fim de avaliar sua atividade antimicrobiana através de antibiograma. As análises se mostraram coerentes com as modificações químicas ocorridas e o produto apresentou boa ação bactericida quando comparado ao antibiótico no teste de antibiograma, com uma razão de halo de inibição/diâmetro do disco de filme regenerado igual a 1,647(fillme de NCW contendo antibiótico; 2,695 (filme de NCW vegetal funcionalizado com arginina e npAg), 2,183 (filme de NCW bacteriana funcionalizado com arginina e npAg).
Abstract: The most available polymer in nature known as cellulose is produced essentially by trees, plants and some algae, and is present in the cell walls performing a structural support function, giving them resistance, presenting only β- (1 → 4) glycosidic bonds . There are also microorganisms capable of synthesizing it, originating a product chemically identical to vegetable cellulose (CV), as is the case of the gram-negative bacteria Komagataeibacter xylinus, free of hemicelluloses and lignin. Cellulose, regardless of origin, allows chemical modification, giving it new properties. The partial acid hydrolysis of the cellulose chain in the amorphous regions of the polymer leads to the formation of fibrillar nanostructures with liquid crystal characteristics, the nanocellulose (whisker). In this work, the amino acid arginine was inserted by covalent bond into the structure of plant and bacterial nanocelluloses, and subsequently operated as a reducing agent for the silver salt AgNO3, producing silver nanoparticles (npAg) inserted in whiskers of plant and bacterial origin. The products, at each step of the synthesis strategy, of nanocellulose production, derivatization with succinic acid spacer, conjugation with arginine and silver reduction were characterized by thermal spectroscopic techniques (UV-Vis, FT-Ir, DRX) (DSC ) and morphological analysis (SEM). Whiskers produced from vegetable cellulose (NCW-CV) and bacterial cellulose (NCW-CB) were able to form stable suspensions which, when dry, organize themselves into thin films. The regenerated NCW-CV and NCW-CB films modified with silver nanoparticles were compared with an antibiotic solution in order to evaluate their antimicrobial activity through antibiogram. The analyzes were consistent with the chemical changes that occurred and the product showed good bactericidal action when compared to the antibiotic in the antibiogram test, with an inhibition halo ratio / diameter of the regenerated film disc equal to 1.647 (NCW filler containing antibiotic; 2,695 (vegetable NCW film functionalized with arginine and npAg), 2,183 (bacterial NCW film functionalized with arginine and npAg).
Descrição
Palavras-chave
Nanocelulose whisker, Bactericida, Nanopartícula de prata, Arginina