Polissacarídeos funcionalizados com arginina como plataforma para associação com nanopartículas de prata
Data
2021-02-22
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Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: No campo dos glicoconjugados diversos biomateriais são desenvolvidos e utilizados comercialmente na área da saúde como ferramenta para os mais diversos tratamentos que envolvem processos de regeneração celular. A celulose bacteriana tem alta biocompatibilidade e sua utilização como suporte para a promoção de sua capacidade cicatrizante pode ser alcançado com a adição de materiais à sua superfície como proteínas de interesse e aminoácidos para associação com nanopartículas metálicas. Para a conjugação com estes compostos aminados, utiliza-se um espaçador com grupo ácido carboxílico como o ácido succínico para tornar a membrana reativa. Funcionalizar a celulose bacteriana com grupos ácidos provenientes de outros polissacarídeos pode ser uma alternativa interessante para diminuir os impactos ambientais inerentes ao processo de succinilação. Uma alternativa é a adição de gomas ácidas, como as gomas arábica e karaya (origem vegetal) e a goma xantana (origem bacteriana) durante a fermentação, a fim de promover o aumento da reatividade da celulose bacteriana mantendo as propriedades dos biopolímeros. Uma vez associados a celulose, estes polissacarídeos naturais formulam um biomaterial de partida para síntese de amidas. O objetivo deste trabalho foi avaliar e viabilizar a inserção de gomas à superfície da celulose bacteriana durante o processo fermentativo e funcionalizar o aminoácido arginina em gomas ácidas por meio de uma reação de síntese de amida e, havendo indícios da formação da ligação, associar nanopartículas de prata à superfície do produto. A incorporação de gomas durante o processo fermentativo aumentou a acidez dos compostos, que foram quantificados por meio de derivadas de suas respectivas curvas de titulação bem como pelos índices de cristalinidade provenientes do DRX, que apresentaram baixos valores quando comparados as membranas de celulose nativa. Dentre as gomas utilizadas a que apresentou maior influência nas reações de funcionalização e inserção na rede nanofibrilar da celulose bacteriana foi a goma karaya demonstrado pelas técnicas de caracterização (FTIR, DRX e DSC) e justificado pelo mecanismo de reação. O produto da funcionalização de goma karaya com arginina foi associado às nanopartículas de prata de maneira efetiva como demonstrado pela caracterização por meio da espectroscopia UV-Vis e pela atividade antimicrobiana frente a Pseudomonas aeruginosa, sugerindo este polissacarídeo como uma alternativa no ramo da química de carboidratos para síntese de amidas e associação com nanopartículas metálicas.
Abstract: In the glycoconjugates area, several biomaterials are developed and used commercially in the health field as a tool in the most diverse treatments that involve cell regeneration processes. Bacterial cellulose has high biocompatibility and its functionalization with grown promoter peptides or proteins as well with aminoacids that associated with metallic nanoparticles can modulate its healing capacity. For conjugation with these amino compounds, a spacer with a carboxylic acid group such as succinic acid is used to make the membrane reactive. Functionalize bacterial cellulose with acid groups from other polysaccharides can be an interesting alternative to avoid the formation of environmental wastes inherent to the succinilation process. An alternative is the addition of acid gums, such as arabic and karaya gum (vegetable origin) and xanthan gum (bacterial origin) during fermentation process, that lead to bacterial cellulose based membrane reactivity while maintaining the properties of biopolymers. Once associated with cellulose, these natural polysaccharides form a starting biomaterial for the synthesis of amides. The objective of this work was to make possible the insertion of gums on the surface of bacterial cellulose during the fermentation process and to functionalize the amino acid arginine in acid gums by means of an amide synthesis reaction and to associate silver nanoparticles to the product. The incorporation of gums during the fermentation process increased the acidity of the membrane, which were quantified by titration. The tritation curves as well the crystallinity indexes from the XRD diffractograms, which showed low values when compared to native cellulose membranes induces to conclude that the acidic gums was traped on the nanocellulose film. Among the gums used, the one that had the greatest influence on the functionalization and insertion reactions in the nanofibrillar network of bacterial cellulose was the karaya gum demonstrated by the characterization techniques (FTIR, XRD and DSC) and justified by the reaction mechanism. The product of karaya gum was conjugated with arginine, that acted as reductive agent to obtain silver nanoparticles in an effective way, as demonstrated by the characterization through UV-vis spectroscopy and by the antimicrobial activity against Pseudomonas aeruginosa,, showing up this polysaccharide as an alternative in the field of carbohydrate chemistry for the synthesis of amides and association with nanoparticles metallic.
Descrição
Palavras-chave
Gomas ácidas, Goma karaya, Funcionalização, Nanopartícula de prata, Celulose bacteriana, Compósitos poliméricos