UTILIZAÇÃO DE ÓLEO DE UCUÚBA NA SÍNTESE E REVESTIMENTO DE NANOPARTÍCULAS DE ÓXIDO DE FERRO (Fe3O4)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Materiais

Autores

Corrêa, B.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Paes, S.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Costa, M.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Carvalho Junior, R.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Sena, C.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Carbonari, A.W. (INSTITUTO DE PESQUISAS ENERGÉTICAS E NUCLEARES)

Resumo

As nanopartículas de óxido de ferro (Fe3O4) tem sido um dos materiais mais estudados para aplicações biomédicas, como, contraste para imagens de ressonância magnética e tratamento de câncer por hipertermia. Assim, amostras de nanopartículas de Fe3O4 foram sintetizadas por variação do método de decomposição térmica, utilizando óleo de ucuúba (Virola surinamensis) obtido através da extração com dióxido de carbono no estado supercrítico da semente da ucuúba, espécie nativa da floresta Amazônica. As amostras sintetizadas foram caracterizadas por DRX, MET e EDS, onde foi possível verificar a formação de nanopartículas de Fe3O4 através da posição dos picos de intensidade, morfologia esférica com diâmetro de 10 a 20 nm, e sem indícios de nenhum material contaminando as amostras, respectivamente.

Palavras chaves

Nanopartículas; Decomposição térmica ; Óleo de Ucuúba

Introdução

Os estudos relacionados a nanociência envolve materiais com dimensões na faixa de 1 até 100 nm (CHENG et al., 2011). Os nanomateriais tem propriedades eletrônicas, magnéticas, ópticas e catalíticas, únicas para aplicações tecnológicas em diversas áreas (química, física, engenharia e medicina), que estão estudando suas propriedades, em uma grande variedade de aplicações biomédicas (OLIVEIRA et al., 2011; EFFENBERGER et al., 2016). As nanopartículas de óxido de ferro (Fe3O4) apresentam propriedades físico- químicas, que podem ser modificadas, de modo a torná-las estáveis em meio biológico, tendo assim potenciais propriedades para aplicações biomédicas, tais como, entrega controlada de fármacos, contraste para exames de ressonância magnética, imobilização e separação de biomoléculas, hipertermia e biossensores, gerando uma grande demanda por materiais de alta qualidade, em termos de cristalinidade, morfologia, controle e distribuição uniforme de tamanho, reprodutibilidade, boa dispersão sobre substratos e em soluções (OLIVEIRA et al., 2011; MAURICIO et al., 2013; EFFENBERGER et al., 2016). Segundo trabalhos de Sun e Zeng (2002); Oliveira et al. (2011); Effenberger et al. (2016), a decomposição térmica é um dos melhores métodos de síntese de nanopartículas de qualidade. Amostras de nanopartículas de (Fe3O4) foram sintetizadas através de modificação do método de decomposição térmica utilizando óleo de ucuúba (Virola surinamensis), como solvente e no revestimento das nanopartículas. A utilização do óleo de ucuúba na síntese, é devido ser de fonte de recursos naturais, que em sua grande maioria são biocompatíveis e não tóxicos, podendo tornar as nanopartículas de óxido de ferro estáveis em meio biológico, biocompatíveis (MORAIS et al., 2013). O óleo do fruto da árvore de ucuúba, obtido através do método de extração com dióxido de carbono no estado supercrítico, puro e sem a presença de solventes, é rico em ácidos graxos, tais como, ácido mirístico, láurico e palmítico, em diferentes proporções. A árvore de ucuúba é encontrada na floresta Amazônica e seu óleo é utilizado com sucesso na medicina popular no tratamento de reumatismo, artrite, cólicas, anti-inflamatório e cicatrizante (HIRUMALIMA et al., 2008). A magnetita (Fe3O4) apresenta estrutura cubica e grupo espacial Fd3m, com parâmetro de rede de 8,394 Angstrom, e é composta por íons Fe2+ e metade dos íons Fe3+ distribuídos nos sítios octaédricos (sitio O) e a outra metade dos íons Fe3+ ocupando os sítios tetraédricos (sitio T). E se destaca como candidato promissor, entre os nanomateriais magnéticos, para aplicações biomédicas (FLEET, 1981; MATOS et al., 2015; NOH et al., 2015). As amostras sintetizadas foram caracterizadas pela técnica de difração de raios-x (DRX), para verificar a formação das nanopartículas de Fe3O4; microscopia eletrônica de transmissão (MET), para observar a morfologia e distribuição de tamanho dos grãos; espectroscopia de energia dispersiva de Raios X (do inglês EDS), para verificação dos elementos constituintes das amostras.

Material e métodos

O óleo de açaí (Euterpe oleracea) foi obtido pelo método de extração com CO2 supercrítico, utilizando uma unidade de extração SPE-ED SFE Applied Separations, modelo 7071 (Allentown, PA, USA). O volume da célula de extração utilizada foi de 5 × 10-5 cm3. A extração foi realizada a pressão de 320 bar, temperatura de 70 °C e densidade de 800 kg/m3, utilizando CO2 (99,9% de pureza) com uma taxa de fluxo de 8,85 × 10-5 kg/s, como descrito no trabalho publicado por Batista et al. (2016). As amostras de nanopartículas de óxido de ferro foram sintetizadas por modificação do método de decomposição térmica descrito por Oliveira et al. (2011), o qual consistiu na dissolução de 2 mmol de acetilacetonato de ferro (III) em 20 mL de um solvente de alto ponto de ebulição (éter difenílico), juntamente com 2 mL de óleo de açaí, 4 mmol de oleilamina e 10 mmol de 1,2 octanodiol. A mistura foi aquecida e permaneceu sob agitação, sob atmosfera de nitrogênio e em refluxo por algumas horas. Após resfriamento em temperatura ambiente, as nanopartículas foram purificadas 3 vezes por centrifugação em etanol por 30 minutos. Em seguida, as nanopartículas são obtidas em pó após secagem sob vácuo. Para verificar a formação das nanopartículas de Fe3O4, medidas de difração de raios X (DRX) da amostra em pó foram realizadas utilizando um difratômetro de raios X da marca PANalytical, modelo X’Pert PRO com detector X’Celerator, usando radiação Cu Kα (λα1 = 0.154060 nm e λα2 = 0.154443 nm) e operando com tensão de 40 kV e corrente de 40 mA. A coleta dos dados foi realizada um tamanho do passo de 0,05º. Através da DRX incidentes no material é possível reconstruir a estrutura periódica do material utilizando a lei de Bragg, dada pela Equação abaixo. ηλ=2dsenθ em que, η é a ordem de difração, λ é o comprimento de onda e θ é o ângulo entre os raios X incidentes e os planos atômicos. O tamanho do cristalito pode ser obtido através da lei de Scherrer, dada pela Equação abaixo. T=kλ/βcosθ onde, T é o tamanho do cristalito, k é o fator de Scherrer, λ é o comprimento de onda do raio X, β é a largura à meia altura do pico de difração de maior intensidade e θ é o ângulo de difração (CALLISTER JR, 2006). Para observar a morfologia e distribuição de tamanho das nanopartículas de óxido de ferro, medidas de microscopia eletrônica de transmissão (MET), foram realizadas utilizando um microscópio eletrônico de transmissão, modelo JEM-2100, marca JEOL, com detector de espectroscopia de energia dispersiva (EDS) acoplado, e operando com tensão de aceleração de 200 kV. Uma gota de solução contendo nanopartículas de Fe3O4 dispersas em tolueno, foi depositada sobre uma grade de cobre, para observação e obtenção de micrografias das nanopartículas.

Resultado e discussão

O espectro de DRX das amostras de nanopartículas sintetizadas com óleo de ucuúba, Figura 1, mostra a posição dos picos de intensidade associados aos seus respectivos planos cristalográficos, corresponde aos encontrados por Oliveira et al. (2011) e Matos et al. (2015), indicando que o material sintetizado são nanopartículas de Fe3O4, grupo espacial Fd3m. Utilizando a equação de Scherrer para calcular o tamanho de cristalito, com k=0,9, λ=0.154443 nm e β em radianos para o pico de maior intensidade, obtém-se um tamanho de cristalito de aproximadamente 7 nm. As imagens de MET das partículas de Fe3O4 sintetizadas com óleo de ucuúba, Figura 2a, indicam que a morfologia das partículas pode ser esférica, com diâmetro variando de 10 à 20 nm. Logo, este trabalho é promissor, visto que, Oliveira et al. (2011) e Effenberger et al. (2016), conseguiu sintetizar nanopartículas de Fe3O4 pelo método de decomposição térmica com diâmetro entre 8 e 5,6 nm, respectivamente, enquanto Matos et al. (2015) sintetizou nanopartículas de Fe3O4 por co-precipitação com diâmetro de aproximadamente 12 nanômetros. Tal resultado poderá melhorar após encontrar-se o ponto ideal de dispersão das amostras para análise de MET, e assim, observar com clareza o tamanho e forma das nanopartículas. O espectro de EDS das amostras de nanopartículas de Fe3O4 sintetizadas com óleo de ucuúba, em que se observa apenas os picos de intensidade referentes aos átomos de oxigênio, ferro, carbono e a presença de cobre é referente a grade utilizada na preparação da amostra para tal análise, Figura 2b. Este resultado indica que não ocorreu contaminação da amostra com outros elementos e que as nanopartículas podem estar revestidas por materiais de cadeias carbônicas, os quais constituem os ácidos graxos do óleo de ucuúba. Portando, a utilização do óleo de ucuúba na síntese de nanopartículas de Fe3O4 pelo método de decomposição térmica é satisfatória, visto que, os resultados encontrados estão de acordo com os publicados por Oliveira et al. (2011); Matos et al. (2015) e Effenberger et al. (2016).

Espectro de DRX das amostras de nanopartículas de óxidos ferro sintetizadas com óleo de ucuúba.


a) Imagens de MET e b) Espectro de EDS, das nanopartículas de óxido de ferro sintetizadas com óleo de ucuúba.

Conclusões

Os resultados de DRX, MET e EDS comprovam a formação de uma única fase de nanopartículas de Fe3O4, com diâmetro de 10 a 20 nm, e ausência de contaminantes, além de possível revestimento com cadeias carbônicas, as quais constituem os ácidos graxos presentes no óleo de ucuúba. Pode-se, através dos resultados obtidos, concluir que nanopartículas de Fe3O4 foram sintetizadas pelo método de decomposição térmica utilizando-se óleo de ucuúba. Encontram-se em estudos as propriedades magnéticas, bem como sua aplicabilidade como biomaterial.

Agradecimentos

PPGEQ/UFPA. UFPA-Abaetetuba. IPEN-SP. CAPES e CNPQ.

Referências

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