Autores
Dias, C.P. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA) ; Rosa, D.L.S. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA) ; Souza, G.S. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA) ; Franco, A.R.B. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA) ; Santos, I.S. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA) ; Ribeiro, A.F. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA) ; Paula, M.V.S. (UFPA/CAMPUS ANANINDEUA)
Resumo
Obtém-se nanopartículas de prata (AgNPs) por diferentes métodos, geralmente
utiliza-se reagentes químicos de alto custo e
potencialmente tóxicos. Por essa razão, esta pesquisa versa a preparação de AgNPs
por um método “verde”, empregando o óleo
essencial de Piper divaricatum como agente redutor dos íons Ag+. Para a síntese,
utilizou-se diferentes volumes do óleo
essencial, tendo o AgNO3 como precursor para formação das nanopartículas. As
amostras foram caracterizadas por
espectroscopia UV-Vis, onde apontou-se intensidades máximas da banda SPR para um
intervalo de 400 a 500 nm, evidenciando a
formação de AgNPs. Os resultados se mostraram satisfatórios para obtenção de
AgNPs, destacando o referente óleo como uma
matriz viável e de baixo custo, em relação aos agentes redutores nocivos.
Palavras chaves
Nanopartículas de prata; Óleo essencial; Método verde
Introdução
Os materiais nanoestruturados têm sido bastante investigado nos últimos anos.
Parte desse fascínio ocorre devido as inúmeras propriedades e aplicações que esses
materiais possuem quando reduzidos a escala nanométrica (ENDERLE et al., 2018; MELO
JR et
al., 2012). Dentre eles, destacam-se as nanopartículas metálicas, em especial as de
Prata, altamente empregadas no campo da informática, engenharia de tecidos,
fabricação
de embalagens, biotecnologia (SENA et al., 2021; ALMEIDA et al., 2015) e na área das
ciências médicas (NAJAFI-TARER et al., 2018).
Dentre os diversos processos de sínteses de nanopartículas de prata (AgNPs), os
métodos por redução química de sais metálicos ou íons metálicos na presença dos
agentes redutores
boroidreto e citrato de sódio, são considerados mais comuns (SENA et al.,2021; DURÁN
et al., 2019). No
entanto, pesquisas demonstraram que tais processos possuem várias limitações, por
serem lentos, de custo
elevado, e por envolverem o uso de reagentes químicos prejudiciais ao meio ambiente
(RAJA; RAMESHI;
THIVAHARAN, 2017).
Visando essas desvantagens, os métodos biológicos, têm surgido como uma
alternativa a síntese convencional, uma vez que reduz a produção de resíduos
indesejáveis e
consequentemente evita a poluição (SENA et al., 2021). São considerados
economicamente
viável e ecologicamente corretos, baseados no verde, onde emprega-se agentes
redutores
de recursos vegetais, bem como extratos de plantas e óleos essenciais (MACIEL et
al., 2020). Em geral, a
composição dessas matrizes, são ricas em flavonoides, terpenos, alcaloides,
fenólicos e sacarídeos capazes
de reduzir e estabilizar os íons metálicos formando as nanopartículas de prata
(GUIMARÃES; AMARANTE;
OLIVEIRA, 2021).
Dentro desse contexto, encontram-se na literatura diversos relatos sobre
diferentes espécies de plantas e óleos essenciais, que se destacam por serem fonte
de compostos
bioativos (ANDRÉ et al., 2018) e por apresentarem excelentes propriedades
antibacterianas, antifúngicas,
antivirais, anti-inflamatórias e antioxidantes (BURT,2004; ZHANG et al., 2021;
REHMAN, 2021). Dentre as
quais são citadas Origanum vulgare (DA ROSA et al., 2020), Myristica fragrans
(VILAS; PHILIP; MATHEW,
2014), Azadirachta indica (NAZERUDDIN et al., 2014) Rosmarinus officinalis L (AMARAL
et al., 2019),
Syzygium aromaticum L (COSTA et al., 2011), Cymbopogon martinii (JUMMES et al.,
2020) e Piper divaricatum
(SILVA et al., 2014).
No que tange a espécie Piper divaricatum (Piperaceae), é reportado inúmeros
benefícios e aplicações através de seu óleo essencial (SOUSA EM et al, 2018). No
entanto,
ainda não há relatos sobre sua utilização para produção de nanopartículas.
Diante do exposto, esse trabalho teve por objetivo realizar uma síntese verde de
nanopartículas de prata, utilizando o óleo essencial da espécie Piper divaricatum
como agente redutor dos íons metálicos. Além disso, buscou-se analisar a composição
química do óleo essencial por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de
massas
(CG/EM), e investigar por espectroscopia na região do Ultravioleta-Visível (UV-Vis)
o
comportamento das amostras de AgNPs produzidas com diferentes volumes do óleo
essencial ao longo dos meses.
Material e métodos
A espécie Piper divaricatum foi coletada na cidade universitária Prof. José da
Silveira Netto/Guamá, no Campus da
Universidade Federal do Pará (UFPA), conforme as técnicas descritas por Rotta,
Carvalho e Zonta (2008). Posteriormente,
realizou-se a preparação da exsicata de acordo com Freitas et al. (2021). Em
seguida, as folhas e ramos finos do material
botânico coletado foram depositados sobre bandejas e secas em estufa, sob uma
temperatura de 40°C e ventilação constante
durante cinco dias. Após esse período, o mesmo foi triturado em moinho de facas
e embalado para a extração, que foi
realizada pela técnica de arraste à vapor durante 3 horas, seguindo o método de
Cassel et al. (2009). O óleo obtido foi
centrifugado durante 4 minutos a 4.000 rpm, e desidratado com Sulfato de sódio
anidro (Na2SO4), sendo acondicionado em
ampola de vidro âmbar, na ausência de oxigênio, etiquetado e conservado em
ambiente refrigerado entre 5 e 10°C. A
composição química do óleo essencial foi investigada por cromatografia gasosa
acoplada a espectrometria de massas (CG/EM)
em sistema (SHIMADZU Qp Plus-2010, Tóquio, Japão).
A síntese de AgNPs foi realizada conforme a metodologia reportada por Vilas;
Philip e Mathew (2014), porém passando por
algumas modificações. Para síntese, preparou-se uma solução de AgNO3 na
concentração de 0,31 mmol.L-1, cujo o pH foi
ajustado para 8 utilizando NaOH e KOH a 0,1 mol.L-1. Posteriormente, o óleo
essencial foi previamente diluído em acetona na
proporção de 0,5:85 (v/v). Na sequência, transferiu-se cinco amostras de 30 mL
da solução para uma chapa de aquecimento,
onde permaneceram até atingir seu estado de ebulição (100°C). Ainda estando
quente, as mesmas foram levadas rapidamente
para um agitador magnético, no qual foi adicionado gota a gota diferentes
volumes do óleo essencial (1, 2, 3 e 4 mL
respectivamente), para cada amostra, substituindo a base para o ajuste do pH.
As soluções permaneceram agitando
vigorosamente por 30 minutos, resultando na mudança de incolor para amarelo. Ao
final, foram adicionadas em frascos,
envolvidas em folhas de papel alumínio, para impedir a degradação, e
armazenadas em ambiente refrigerado a ± 6°C.
As soluções obtidas, foram caracterizadas por espectroscopia do Ultravioleta-
Visível (UV-Vis), através de um
espectrofotômetro (SHIMADZU-Modelo UV-1800, Tóquio, Japão) em modo de
varredura, em uma faixa de comprimento de onda de
leitura de 200 a 800 nm, utilizando-se água destilada como branco. As amostras
foram lidas à temperatura ambiente (25 ±
2°C) em uma cubeta de quartzo de caminho ótico de 1cm, usando o software
(UVProb 2.43), sendo observadas após terem sido
sintetizadas no tempo zero (t-0) e após decorrido 30, 60, 90 e 120 dias, a fim
de verificar a estabilidade das
nanopartículas quanto a tendência agregativa.
Resultado e discussão
A composição química do óleo essencial da espécie Piper divaricatum obtida por
CG/EM está exposta na
Tabela 1. Através da análise, os componentes majoritários do óleo foram
quantificados e classificados
como fenilpropanóides. Os resultados apontaram uma quantidade bem diversificada de
compostos,
destacando o metil-Eugenol (38.17%) e o Eugenol (24.74%) como constituintes
encontrados em maior
abundância no óleo essencial. O segundo componente majoritário (Eugenol), trata-se
de um composto
fenólico frequentemente relatado na literatura por apresentar atividade
antibacteriana (THIHARA et
al., 2016), suas estruturas são acompanhadas pelos grupos hidroxila que são
fundamentais para redução
dos íons metálicos, resultando na formação de nanopartículas de prata (MACIEL et
al., 2020).
A formação de AgNPs ocorreu através da redução da Ag+ em Ag0 do nitrato de prata
(AgNO3), mediante a
utilização do óleo essencial de Piper divaricatum. Como já mencionado, o óleo em
questão, possui um
percentual bem significativo de Eugenol, e esse composto age como agente redutor,
por meio da doação
de prótons de sua estrutura, o que foi evidenciado após a transformação da coloração
das soluções, que
passaram de incolor para amarelo (CÂMARA; VIANA; VIANA, 2021; MACIEL et al., 2019).
De acordo com
Almeida et al. (2015) a cor amarela observada na solução coloidal é decorrente da
absorção da radiação
eletromagnética em ressonância com a banda plasmons de superfície (SPR), ocasionada
devido a oscilação
coletiva do elétron de condução das partículas, em ressonância com a onda de luz
incidente durante o
processo de síntese (DADA et al., 2019; MELO JR et al.,2012).
Após a síntese tempo zero (t-0) e ao longo de 120 dias foi retroprojetado um feixe
de luz através de
um laser, nas cinco amostras de nanopartículas de prata produzidas com diferentes
volumes do óleo
essencial e da base, para o ajuste do pH. Notou-se que o feixe luminoso atravessou
facilmente as
amostras durante os meses propostos, como mostra as figuras 1(A-B-C-D e E) o que
pode ser explicado
devido as soluções apresentarem partículas dispersas em tamanho nanométrico. Logo, é
característico
que ocorra o fenômeno denominado como espalhamento múltiplo ou efeito Tynddall
(ALMEIDA, 2017; TOMA,
2009).
A análise de espectroscopia UV-vis verificou a formação de nanopartículas de prata
pela banda
plasmônica de superfície (SPR), onde intensidades máximas da mesma, foi observada em
diferentes picos
durante os tempos (t-0, t-30, t-60, t-90 e t-120 dias) como ilustrado na Figura 2. O
aumento da
intensidade da banda ocorre em virtude da variação dos volumes do óleo essencial
utilizado durante as
sínteses, o que ocasiona o aumento na formação das nanopartículas (VILAS; PHILIP;
MATHEW, 2014). Os
picos apresentados, foram de aproximadamente 412 nm, 429 nm, 434 nm, 435nm, 436 e
440 nm, indicando
que houve formação de AgNPs para as diferentes condições de sínteses testadas.
Resultados condizentes
com os encontrados na literatura, ao apontar a formação da banda SPR para AgNPs no
intervalo de 400 a
500 nm (ENDERLE et al ,2018).
Análise química do óleo essencial (Tabela-1) Retroprojeção do feixe luminoso nas amostras de AgNPs (Figura 1(A-B-C-D-E).
Leituras de espectroscopia UV-Vis para as amostras de AgNPs contendo 1mL-NaOH (A), 2mL-KOH (B), 3ml-NaOH (C), 4mL-NaOH (D) e 2mL-NaOH (E).
Conclusões
O presente estudo demonstrou uma síntese verde viável de nanopartículas de prata, a
partir do óleo essencial da espécie Piper divaricatum. Os resultados obtidos pela
espectroscopia UV-vis, apresentaram intensidades máximas da banda SPR, para um
intervalo de 400 a 500 nm, evidenciando a formação de AgNPs para todas as condições de
sínteses testadas. A quantidade do segundo composto majoritário (Eugenol) presente no
óleo essencial, foi de suma importância para que houvesse a redução de Ag+ em Ag0.
Portanto, destaca-se o o óleo essencial de Piper divaricatum, como uma matriz
promissora para a obtenção de AgNPs, uma vez que é de baixo custo e minimiza os
resíduos indesejáveis ao meio ambiente.
Agradecimentos
Os autores agradecem a Universidade Federal do Pará, a Faculdade de Química/Campus
Ananindeua, ao LEPRON e laboratório de espectrofotometria da Faculdade de Engenharia
Química/Guamá, ao PIBIC, PROPESP, ao CNPq e a PROEX.
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