Síntese verde, caracterização e atividade antibacteriana de nanopartículas de prata (AgNPs) via extrato aquoso de plantas da Amazônia.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Kelbis Oliveira Lima, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Sousa Dourado, G. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Carvalho Costa, S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Valentim Gomes, V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; César Castro Lima, B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Abinader Vasconcelos, A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ) ; Taube Junior, P.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO OESTE DO PARÁ)

Resumo

A nanotecnologia consiste no estudo da obtenção, controle de propriedades e aplicações de materiais em nanoescala. A síntese de AgNPs pode ser realizada por várias vias, porém, os métodos biológicos vêm sendo aplicados no processo gerando menos custos e menor tempo de reação. Esse trabalho propôs a preparação, caracterização e atividade antibacteriana de AgNPs utilizando o extrato foliar de três plantas amazônicas. Os resultados mostraram que a absorção foi na faixa da prata metálica, os tamanhos de DH e PdI demonstram uma pequena aglomeração das partículas, formas esféricas e cilíndricas foram observadas em MEV e no teste de CIM menores concentrações de AgNPs foram necessárias para inibir o crescimento de Escherichia coli quando comparadas à Staphylococcus aureus.

Palavras chaves

Síntese verde; AgNPs; Plantas amazônicas

Introdução

A Nanotecnologia é uma ciência em ascensão que lida com a criação, manipulação e aplicações de materiais em escala nanométrica (10-9m) (GHAEDI et al., 2015). O grande interesse em materiais “nano” é devido às suas propriedades físico-químicas que diferem dos materiais em escalas maiores, possibilitando o emprego destes em novas funções (AHMED et al., 2016) e com isso compreender a sua versatilidade na relação área/volume em nanoescala (OSUWA & ANUSIONWU, 2011). Para evitar o alto consumo de reagentes tóxicos e diminuir custos com o uso de equipamentos específicos, o método de síntese verde de AgNPs tem sido amplamente utilizado. Ele consiste no desenvolvimento de processos atóxicos, que sejam realizados em menos etapas reacionais, diminuindo os gastos (THUESOMBAT et al., 2014). As plantas estão sendo extensivamente exploradas em substituição aos reagentes químicos na estabilização e recobrimento de NPs. Dentre as vantagens do uso desse tipo de síntese destacam-se a rapidez do processo e a obtenção de uma superfície mais reativa das NPs metálicas formada pelas moléculas biológicas aderidas nelas (SINGH et al., 2016). Nesse contexto, o trabalho propôs avaliar a capacidade de três diferentes plantas presentes na região amazônica de sintetizar, por rotas de síntese verde, AgNPs utilizando extrato aquoso de suas folhas. A caracterização ocorreu através das técnicas de UV/Vis, análise de diâmetro hidrodinâmico (DH) e índice de polidispersividade (PdI), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e teste de concentração inibitória mínima (CIM) contra bactérias de interesse clínico.

Material e métodos

Folhas de acerola, tucumã e urucum foram coletadas no município de Santarém/PA em Maio de 2016 e, em seguida, acondicionadas em sacos plásticos sob refrigeração a -20ºC. Para a síntese, aproximadamente 1,0 g de folhas de cada planta foi pesada e devidamente descontaminada com detergente neutro, lavadas com água corrente em abundância e enxaguadas. Após isso, as folhas foram cortadas e colocadas, separadamente, em béqueres de vidro com volume de água ultra-pura variando de acordo com a massa inicial das folhas. A obtenção dos extratos aquosos ocorreu por fervura, sob aquecimento, em chapa. Os extratos foram filtrados em Erlenmeyers e armazenados em Eppendorfs protegidos da luz até serem utilizados para a síntese de AgNPs a qual ocorreu após a preparação de cada extrato. A solução aquosa de nitrato de prata (AgNO3) a 1 mM foi preparada e os extratos das plantas adicionados, lentamente, deixando que a reação ocorresse. Por último, cada mistura foi incubada, em temperatura de 75ºC, sob condições de baixa luminosidade em tubos tipo Falcon nomeados de acordo com o extrato de cada planta (NPAc para acerola; NPTu para tucumã e NPUr para urucum) e posterior caracterização por UV/Vis por meio de uma curva de absorbância medida na faixa entre 350-500 nm; DLS que mediu o DH e PdI das partículas em suspensão; MEV para comparar esse tamanho com a morfologia e ensaio de CIM contra Escherichia coli e Stapholoccus aureus.

Resultado e discussão

Nos espectros de absorção observados para cada síntese foram apresentadas absorbâncias máximas na faixa entre 410-420 nm, conforme Figura 1 corroborando com o que sugeriram Caroling et al. (2013) sobre a prata metálica exibir características de absorbância próximas a esse comprimentos de onda. A técnica de DLS avalia o comportamento das partículas em meio aquoso baseado no movimento Browniano delas, sendo que quanto menor às partículas, maior o movimento delas (CARDOSO, 2001). Os DH das NPAc, NPTu e NPUr foram 297, 416 e 394 d.nm, respectivamente (FIGURA 1), evidenciando tamanhos elevados e distribuição distinta das partículas em solução aquosa (YAMAMOTO, 2013), por outro lado, a medida de PdI estima a variação de tamanho das AgNPs sendo que nesse estudo os valores variaram de 0,418 até 0,556 (FIGURA 1). Dados de MEV mostram formas cilíndricas das AgNPs de NPAc e esféricas para NPTu e NPUr sendo este o primeiro relato de caracterização morfológica desse nanomaterial usando essas plantas (FIGURA 2). A atividade antibacteriana por meio da CIM evidenciou maior efeito das NPAc para eliminar E. coli com concentração de 1,37 µg/mL em relação às demais AgNPs (2,75 µg/mL) e por outro lado, quando testadas contra S. aureus o efeito inibitório foi igual para as três espécies com valores chegando a 10,6 µg/mL.

(A) Espectro de absorbância da biossíntese de AgNPs; (B) Distribuição do DH das AgNPs sintetizadas (C) PdI das AgNPs sintetizadas.


– Imagens de MEV das (A) NPAc (B) NPTu (C) NPUr

Conclusões

Nesse trabalho, as AgNPs sintetizadas foram provenientes de extratos aquosos de diferentes plantas da Amazônia que tiveram seu primeiro relato de uso na Nanotecnologia para esses fins. Os dados de espectro de absorção estiveram na faixa relatada para as AgNPs; os DH mostraram distribuições distintas de tamanho de partículas com homogeneidade moderada; nas fotomicrografias de MEV diferentes morfologias foram observadas para as nanoestruturas sintetizadas e o ensaio biológico in vitro mostrou que houve toxicidade para bactérias Gram-positivas e Gram-negativas.

Agradecimentos

A UFOPA, Capes, CNPq e á Embrapa Cenargen

Referências

AHMED, Shakeel et al. A review on plants extract mediated synthesis of silver nanoparticles for antimicrobial applications: a green expertise. Journal of Advanced Research, v. 7, n. 1, p. 17-28, 2016.

CARDOSO, A. O. Espalhamento de luz dinâmico aplicado no estudo de sistemas micelares. Campinas, SP: QP 433, p.1-12, 2001.

CAROLING, G. et al. Biosynthesis of silver nanoparticles using aqueous broccoli extract characterization and study of antimicrobial, cytotoxic effects. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, v. 1, n. 1, p. 165-172, 2013.

GHAEDI, M. et al. Rosmarinus officinalis leaf extract mediated green synthesis of silver nanoparticles and investigation of its antimicrobial properties. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, v. 31, p. 167-172, 2015.

OSUWA, J.; ANUSIONWU, P. Some advances and prospects in nanotechnology: a review. Asian Journal of Information Technology, v. 10, p. 96-100, 2011.

SINGH, Priyanka et al. Biological synthesis of nanoparticles from plants and microorganisms. Trends in Biotechnology, v. 34, n. 7, p. 588-599, 2016.

THUESOMBAT, Pakvirun et al. Effect of silver nanoparticles on rice (Oryza sativa L. cv. KDML 105) seed germination and seedling growth. Ecotoxicology and environmental safety, v. 104, p. 302-309, 2014.

YAMAMOTO, Kelly Reis. Desenvolvimento de nanomaterial de referência e estudo de citotoxicidade em Saccharomyces cerevisiae: NANOPARTÍCULAS DE FERRO. 2013.