ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: PREPARAÇÃO DE NANOPARTÍCULAS DE FULLERENOS C60 EM ÁGUA VISANDO APLICAÇÕES BIOLÓGICAS
AUTORES: SENE, J.A. (UFMG) ; LICÍNIO, P. (UFMG) ; NEVES, B.R.A. (UFMG) ; LADEIRA, L.O. (UFMG) ; PINHEIRO, M.V.B. (UFMG) ; PINTO, E.S. (UFMG)
RESUMO: O seguinte trabalho relata a preparação de nanopartículas de fullerenos (C60) estáveis em água. O fullereno foi sintetizado pelo método de arco elétrico resultando essencialmente em uma mistura de C60 e carbono amorfo. A purificação foi feita por extração Soxhlet convencional. Para obtenção das nanopartículas, uma mistura contendo uma solução de fullereno em solvente orgânico e água, foi submetida ao tratamento de ultra-som com evaporação a baixa pressão até que todo o solvente orgânico se evaporasse. O produto foi caracterizado com espectroscopia de absorção ótica, correlação de fótons e microscopia de força atômica. Os resultados da caracterização demonstraram que as nanopartículas de fullerenos em água foram obtidos com alta eficiência.
PALAVRAS CHAVES: fullerenos, nanopartículas, hidrossolubilidade
INTRODUÇÃO: O carbono é um dos elementos de maior aplicação em nanotecnologia. Em diferentes estruturas moleculares e cristalinas, ele apresenta uma vasta gama de propriedades mecânicas e eletrônicas distintas (DRESSELHAUS et al.,1996). No caso de nanoestruturas de carbono, algumas das propriedades podem depender tanto da simetria da estrutura atômica, quanto das dimensões desta. Desde 1985 o carbono recebeu ainda maior destaque, quando novas estruturas compostas deste elemento foram descobertas, e em particular, os fullerenos (KROTO et al, 1985). Os fullerenos, moléculas tridimensionais na forma de poliedros fechados formados por hexágonos e pentágonos, com número de carbonos variando de 42 a mais de 1000, iniciaram uma revolução que mais tarde ainda veria o surgimento dos nanotubos de carbono. O fullereno mais comum é o C60, um icosaedro truncado de simetria Ih (KROTO et al, 1985). Entre as mais importantes aplicações de fullerenos em desenvolvimento na atualidade, está o uso de fullerenos e derivados na biomedicina (BOSI et al, 2003) servindo como, por exemplo, eficientes absorvedores de radicais livres e, quando iluminados, geradores de espécies reativas de oxigênio (ROS) para terapias fotodinâmicas contra um grande número de patologias que vai desde câncer de pele até infecções parasíticas como a Candidíase e a Leishmaniose cutânea (ALVES et al, 2006). Uma dificuldade encontrada na aplicação de fullerenos na biomedicina vem da sua insolubilidade em água. Portanto,vários estudos estão sendo feitos para se ter fullerenos solúveis em água de forma que suas propriedades principais sejam mantidas. O seguinte trabalho relata a preparação de nanopartículas monodispersas de fullereno C60 estáveis em água. Nesse processo é preparada uma solução de fullereno C60 em tolueno, que é gradualmente substituído por água em tratamento de ultra-som a baixa pressão.
MATERIAL E MÉTODOS: O fullereno utilizado foi obtido pelo método do arco elétrico, conforme descrito em (ALVES et al, 2006). A síntese foi realizada a uma pressão de Hélio entre 13 e 20 Pa, um potencial elétrico entre 15 a 20 V e corrente de 100 A. A purificação do fullereno foi feita por extração Soxhlet convencional utilizando um filtro cilíndrico de celulose da Whatman, com diâmetro interno de 30 mm e comprimento de 100 mm e tolueno da VETEC Química Fina LTDA com teor de 99,5%. Para obtenção da solução aquosa, 2,36 mg de fullereno C60, pesados em uma balança analítica Mettler Toledo modelo AT201, solubilizados em 2 mL de tolueno (Vetec Química Fina LTDA e teor de 99,5%), medidos em uma pipeta volumétrica de 2 mL, foram juntados a 8,00 mL de água deionizada e levados ao aparelho de ultra-som Maxclean 1450 por 20 minutos. Logo depois, a mistura foi deixada por 3 horas no mesmo ultra-som acoplado a um evaporador rotatório Fisatom 533. Mais 50,00 mL de água deionizada foi adicionado e a mistura foi submetida novamente ao processo de ultra-som a baixa pressão por mais 3 horas. A temperatura com o aquecimento natural do ultrasom não ultrapassou 50oC. Após a adição de mais 50,00 mL de água deionizada, o volume da solução foi reduzido para aproximadamente 100 mL no evaporador rotatório, agora em banho térmico, para eliminação de resíduos de tolueno. Os volumes de água deionizada adicionados foram medidos em uma proveta de 50,00 mL. A solução foi filtrada com filtro Millipore PTFE 0,45 m. Para a caracterização do produto, foram feitas medidas de absorção ótica no espectrofotômetro Shimadzo UV-2401PC, microscopia de força atômica em Nanoscopy® IV do Veeco Metrology Group, e correlação de fótons no aparelho BI 9000AT da Brookhaven Instruments Corporation.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Com a medida de absorção ótica na região UV-VIS foi verificada a presença de fullerenos C60 na solução aquosa, e também calculada a concentração da solução. Na figura anexada, está o espectro de absorção das nanopartículas de fullereno C60 em água com indicação dos picos de absorção do C60 em n-hexano (208, 252 e 330 nm) (ANDRIEVSKY G. V. et al, 2002). Como pode ser visto na figura, houve um deslocamento dos máximos de absorção das nanopartículas para a região de comprimento de onda maior em relação ao espectro de absorção do fullereno em n-hexano. A concentração é calculada utilizando a expressão da Lei de Beer A = adc, onde a é a absortividade da amostra, d é o caminho ótico (1 cm) e c a concentração. A absortividade de nanopartículas de fullereno C60 em água em 260 nm é 9,72 L.cm-1 g-1 e em 340 nm é 5,39 L.cm-1 g-1 (BELOUSOV et al., 2006). Pela análise da figura, determina-se que a absorbância do produto em 260 nm é 1,1 u.a. e em 340 é 0,696 u.a.. Utilizando esses dois pontos calcula-se a concentração da solução, encontrando um valor médio de (0,12 ± 0,01) g.L-1, que é o valor máximo obtido por (BELOUSOV et al., 2006). A medida de microscopia de força atômica foi realizada no modo contato-intermitente (tapping), utilizando como substrato uma superfície de SiO2. Na imagem inserida na figura, pode-se ver a imagem obtida mostrando várias das nanopartículas e comprovando sua forma esférica. O tamanho médio das nanopartículas foi obtido por medidas de correlação de fótons utilizando um laser de comprimento de onda de 632,8 nm. O valor médio encontrado para duas amostras investigadas foi de (10.9 ± 0.4) nm e (17 ± 2) nm, valores ligeiramente menores do que os obtidos por (BELOUSOV et al., 2006).
CONCLUSÕES: Os resultados das medidas de microscopia de força atômica, absorção ótica e correlação de fótons mostraram que foram formadas nanopartículas de fullereno dispersas em água com concentração de (0,12 ± 0,01) g.L-1 e com tamanho médio da ordem de 10 nm. Mais estudos estão sendo realizados para se determinar a estabilidade relativa dessa solução em diferentes condições químicas e biológicas.
AGRADECIMENTOS: Os autores são gratos ao CNPq e à FAPEMIG pelo suporte financeiro e ao Sr. Daniel Andrada do CDTN/CNEN pelo uso do espectrofotômetro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: -ALVES G. C. 2006. Síntese e caracterização de fullerenos e fulleróis visando aplicações biológicas. Dissertação de Mestrado, Departamento de Física, UFMG.
-ANDRIEVSKY G. V.; KLOCHKOV V. K.; BORDYUH A. B.; DOVBESHKO G. I. 2002. Comparative analysis of two aqueous-colloidal solutions of C60 fullerene with help of FTIR reflectance and UV-Vis spectroscopy. Chemical Physics Letters Vol.364 No.1-2 Pag.8-17.
-BELUOSOV, V.P.; BELOUSOVA, I. M.; KRIS’KO, A. V. ; KRIS’KO, T. K.; MURAV’EVA, T. D. ; SIROTKIN A. K. 2006. Aqueus Micellar Solution of C60: Preparation, Properties, and Capability for Generation of Singlet Oxygen. Russian Journal of General Chemistry Vol.76 No.2 Pag.251-275.
-BOSI S; DA ROS T; SPALLUTO G; BALZARINI J; PRATO M; 2003. Synthesis and Anti-HIV properties of new Water-Soluble Bis-functionalized/60/Fullerene. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, Vol.13 No.24 Pag.4437-4440
-DRESSELHAUS, M. S.; DRESSELHAUS, G.; EKLUND, P. C. 1996; Science of
Fullerenes and Carbon Nanotubes, 1st ed., Academic Press.
- KROTO H.W.; HEATH J.R.; O’BRIEN S.C.; CURL R.F.; SMALLEY R.E. 1985. C(60): Buckminsterfullerene ((carbon molecule formation in space and stellar envelopes)) Nature, 318, 162.
