Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Ambiental
TÍTULO: INTERAÇÃO NANOPARTÍCULA-CLOROFILA: UMA ANÁLISE VIA ESPECTROSCOPIA ÓPTICA
AUTORES: Martins Queiroz, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS) ; Rodrigues Lima Caires, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS)
RESUMO: Nanopartículas metálicas têm sido amplamente utilizadas em diversos produtos de
consumo devido suas características únicas. As nanopartículas metálicas podem
induzir um estresse significativo em vegetais, causando uma diminuição na
eficiência fotossintética das plantas. Objetivando entender esse processo de
alteração da eficiência fotossintética e sabendo que a clorofila é a principal
molécula no processo de fotossíntese, o presente trabalho investigou a interação
entre as nanopartículas de prata de diferentes dimensões e as moléculas de
clorofila, a partir de técnicas ópticas. Os resultados mostraram que as
nanopartículas induzem uma forte supressão da fluorescência da clorofila.
Ademais, também foi determinado que essa supressão é dependente da dimensão das
nanopartículas.
PALAVRAS CHAVES: nanopartícula; fluorescência; fotossíntese
INTRODUÇÃO: O desenvolvimento das nanotecnologias nas últimas décadas tem levado à
utilização generalizada de nanomateriais em diversos tipos de aplicações
industriais e médicas. O uso de nanomateriais podem representar importantes
riscos toxicológicos por causa da dificuldade para avaliar os possíveis efeitos
tóxicos de tais materiais (AITKEN et al., 2006).
Nanopartículas de prata (AgNPs) é um dos mais utilizados nanomateriais em
produtos de consumo. Por exemplo, as AgNPs são usados em produtos industriais,
para necessidades médicas devido suas atividades antibacterianas e antifúngicas.
Apesar de aplicações benéficas, o potencial impacto ambiental das AgNPs ainda
não é totalmente conhecido (RAI et al., 2009).
As nanopartículas podem interagir com o meio ambiente e plantas, que são um
componente essencial de base de todos os ecossistemas, e como resultado dessas
interações, as nanopartículas poderão ser absorvidas e acumuladas na biomassa da
planta, o que afetará o desenvolvimento e/ou sanidade das plantas. Em adição as
nanopartículas também podem aderir às raízes das plantas e exercer toxicidade
física ou química nestas. (BATTKE et al., 2009)
A fluorescência da clorofila tem sido utilizada como uma técnica precisa no
estudo da eficiência fotossintética, indicando direta ou indiretamente os
reflexos dos impactos de fatores ambientais e mudanças no estado fisiológico das
plantas (BAKER, 2008). A eficiência fotossintética de muitas plantas diminui
quando são submetidas a condições de estresse (KAO e TSAI, 1998). Portanto, a
fluorescência da clorofila tem sido usada como um método eficaz para investigar
o conteúdo de clorofila em plantas e para detectar estresse causado pela
deficiência de nutrientes, agentes poluidores, etc (NDAO et al., 2005).
MATERIAL E MÉTODOS: Nanopartículas de prata
Foram utilizadas nanopartículas de prata (Ag) adquiridas da Sigma-Aldrich de
três diâmetros: 10 nm, 60 nm e 100 nm. A solução utilizada possuía 0,02 mg/mL de
nanopartículas de prata em solução aquosa.
Extração da Clorofila e Preparo da amostra
A extração da clorofila (Chl) foi realizada a partir de folhas de soja. As
folhas foram coletadas, picotadas e a 3 g de folhas foram adicionadas 30 mL de
Metanol PA. A fim de obter o extrato para a realização
das análises de absorção e de fluorescência, 0,5 mL da solução inicial de
clorofila foi diluída em 8,5 mL de água destilada.
Para o estudo da interação clorofila-nanopartículas, 0,5 mL do extrato da
clorofila foi diluído em 2,5 mL da solução de nanopartículas de prata.
Medidas de Absorção e Fluorescência Molecular
O estudo de absorção molecular foi realizado com o auxílio do espectrofotômetro
Cary 50 UV-VIS (Varian). As medidas de absorção foram realizadas de 200 a 800
nm, usando cubeta de duas faces polidas de 10 mm de caminho óptico. Todas as
medidas foram realizadas à temperatura ambiente.
Para as análises de fluorescência foi utilizado um fluorímetro portátil
constituído de dois lasers, operantes em 405 nm e em 532 nm. Primeiramente as
amostras foram excitadas em 405 nm e os espectros foram obtidos de 450 nm a 800
nm e posteriormente foram excitadas em 532 nm e os espectros foram obtidos de
550 nm a 800 nm.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados de absorção UV-Vis mostraram que ao adicionar as nanopartículas de
prata observou-se o surgimento de uma banda larga centrada em torno de 420 nm
devido à absorção de ressonância de plasmon induzido pela superfície metálica
das nanopartículas de prata (FARIAS e GONÇALVES, 2011).
Observou-se também que as nanopartículas induzem uma supressão na fluorescência
da clorofila que é atribuída, principalmente, ao processo de transferência
fotoinduzida de elétrons da clorofila no estado excitado para as NPs metálicas
(BARAZZOUK et al., 2005). Os resultados mostraram que essa supressão foi
dependente da dimensão das nanopartículas.
Ademais, vale a pena ressaltar que a supressão observada foi dependente da
concentração de nanopartículas, de forma a apresentar uma diminuição linear da
intensidade de fluorescência em função da concentração. Determinou-se que quanto
menor a dimensão das nanopartículas maior
foi o efeito de supressão. O módulo da inclinação da reta (coeficiente angular)
obtido para as nanopartículas de 10, 60 e 100 nm foram 4,22x10-2,
1,86x10-2 e 1,28x10-3, respectivamente. Esses resultados
indicam que as nanopartículas de 10 nm induzem maior supressão da fluorescência
da clorofila, seguida pelas nanopartículas de 60 nm e 100 nm, respectivamente.
Estes resultados podem estar associados ao efeito da área superficial total das
nanopartículas, para uma dada concentração, que depende fortemente da dimensão
das nanopartículas.
CONCLUSÕES: No presente estudo foi determinado que as nanopartículas de prata induzem uma
diminuição da emissão da clorofila e que essa diminuição é dependente da
concentração da nanopartículas. Em adição foi observado que a supressão da
fluorescência também foi dependente da dimensão das nanopartículas, de forma que
quanto menor a dimensão das nanopartículas maior foi o efeito de supressão da
fluorescência da clorofila. Os resultados indicam que esse efeito de supressão
está relacionado com a transferência dos elétrons excitados das moléculas de
clorofila para a superfície do metal.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AITKEN, R. J.; CHAUDHRY, M. Q.; BOXALL, A. B. A.; HULL, M. 2006. Manufacture and use of nanomaterials: current status in the UK and global trends, Occupational Medicine, vol. 56, no. 5, p. 300–306.
BAKER, N. R. 2008. Chlorophyll fluorescence: A probe of photosynthesis in vivo. In: (Ed.). Annual Review of Plant Biology, v.59, p. 89 - 113.
BARAZZOUK, S.; KAMAT, P. V.; HOTCHANDANI, S. 2005. Photoinduced electron transfer between chlorophyll a and gold nanoparticles. Journal of Physical Chemistry B, v. 109, n. 2, p. 716-723.
BATTKE, F.; LEOPOLD, K.; MAIER, M.; SCHMIDHALTER, U.; SCHUSTER, M. 2009. Palladium exposure of barley: uptake and effects. Plant Biol. 10:272–6.
FARIAS, M. A.; GONÇALVES, M. C. 2011. Superfície de ressonância plasmônica de nanoesferas de prata: efeito da razão estabilizante/precursor na dimensão da nanopartícula. 34a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, São Paulo.
KAO, W. Y.; TSAI, T. T. Tropic leaf movements, photosynthetic gas exchange, leaf delta C-13 and chlorophyll a fluorescence of three soybean species in response to water availability. 1998. Plant Cell and Environment, v. 21, n. 10, p. 1055 - 1062.
NDAO, A. S. et al. 2005. Analysis of chlorophyll fluorescence spectra in some tropical plants. Journal of Fluorescence, v. 15, n. 2, p. 123 - 129.
RAI, M.; YADAY, A.; GADE, A. 2009. Silver nanoparticles as anewgeneration of antimicrobials. Biotechnol. Adv. 27, p. 76–83.