DEGRADAÇÃO DA CIPROFLOXACINA A PARTIR DE NANOESTRUTURAS DE TiO2/SnO2

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Físico-Química

Autores

Nascimento Costa, L. (IFMA) ; Meneses Rocha, J. (IFPI) ; Aparecida Carvalho França, A. (UFPI) ; Milton Elias de Matos, J. (UFPI)

Resumo

O trabalho em questão propõem a degradação da ciprofloxacina a partir de um sistema fotocatalítico utilizando nanotubos de titânio trocados ionicamente com Sn. A ciprofloxacina foi escolhida por ser um fármaco usado em larga escala e responsável pela contaminação de diversas matrizes aquáticas. Os nanotubos utilizados no processo foram sintentizados pelo método hidrotérmico e em seguida submetidos ao processo de troca iônica à temperatura ambiente. A análise estrutural e morfológica do material foi realizada por DRX, RAMAN e MET, comprovando a formação das estruturas desejadas e o surgimento de nanopartículas de SnO2. Utilizando as amostras modificadas com Sn, o processo fotocatalítico apresentou taxa de degradação de 97,7% , confirmando a eficiência das estruturas sintetizadas.

Palavras chaves

Ciprofloxacina; Nanoestruturas; Fotocatálise

Introdução

Com o desenvolvimento social, a poluição da água tornou-se um dos principais problemas enfrentados hoje, causado não apenas pelas industrias têxteis, como também pelo crescente desenvolvimento e consumo de fármacos [SU, 2018]. O uso em larga escala de antibióticos representa uma grande ameaça para ecossistemas e saúde humana. A ciprofloxacina (CIP), um antibiótico fluoroquinolona (FQ) de segunda geração, é extensivamente usado em medicina humana e veterinária por causa de sua ampla atividade contra bactérias e boas propriedades de ingestão oral [PORRAS et al., 2016]. Diante disso e como resultado da poluição ambiental por parte desses materiais e danos ecológicos, o estudo de técnicas fotocatalíticas utilizando o dióxido de titânio tornou-se uma área de intenso interesse nos últimos anos [TANG et al., 2019]. O TiO2 ganhou crescente importância devido suas propriedades físico-quimicas, seu baixo custo, estabilidade química e não toxicidade, sendo aplicado na degradação de poluentes orgâncicos, como corantes texteis e fármacos [CARROLLA et al., 2015]. No trabalho em questão utilizou-se o método hidrotérmico para formar nanotubos de titanato de sódio (Na-NTTi), submetidos ao processo de troca iônica com Sn2+. A síntese desses materiais teve como objetivo a fotodegradação da Ciprofloxacina.

Material e métodos

O processo de obtenção dos nanotubos de TiO2 foi baseado no método hidrotérmico alcalino. A síntese foi realizada utilizando 0,5 g do precursor para 50 mL de NaOH 10 mol L-1, submetida a uma temperatura de 160 °C por um tempo de 4h em microondas. A troca iônica foi realizada com cloreto de estanho SnCl2 em meio aquoso por 24h à temperatura ambiente – 28 °C. O sistema de fotodegradação utilizado para a aplicação dos catalisadores consistiu em uma caixa fechada, contendo três lâmpadas germicidas de 35 W cada, com comprimento de onda em 253 nm. A análise estrutural do material obtido foi feita por difração de raios X (DRX), Raman e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM). O estudo do potencial de fotodegradação dos catalisadores foi realizado utilizando espectrofotometria de absorção molecular na região do UV-Vis.

Resultado e discussão

A identificação das fases cristalinas e o estudo dos modos vibracionais foram feitos a partir dos resultados de DRX e Raman, respectivamente. Ambos demonstraram claramente a formação de estruturas nanotubulares e a quebra da mesma após a inserção do Sn2+, que apresenta raio iônico maior que o Na+. A morfologia das nanoestruturas sintetizadas foi confirmada por microscopia eletrônica de transmissão (Figura 1), que indicou a formação de estruturas tubulares com comprimentos em dezenas de nanômetros e a formação de nanopartículas de SnO2 corroborando com os resultados já citados. Aplicando os catalisadores sintetizados na degradação da ciprofloxacina constata-se a amostra de Na-NTTi não apresentou atividade fotocatalítica. Diante disso, realizou-se a modificação dessas nanoestruras tubulares a partir da troca iônica com Sn2+ e observou-se um aumento potencial na degradação da Ciprofloxacina. Na Figura 2 verifica-se a atividade fotocatalítica das amostras de Sn-NTTi e a influência da variação da massa no processo de fotocatálise. Utilizando uma massa de 50 mg a atividade fotocatalítica mostrou-se bastante eficiente, degradando 97,7% do fármaco e permitindo fixa-la como parâmetro no processo.

Conclusões

A partir das análises de DRX, Raman e MET foi possível confirmar que o método de síntese proposto para nanoestruturas de TiO2 foi eficiente, comprovando a formação de estruturas nanotubulares. Essas técnicas mostraram também a formação de nanopartículas de SnO2 e alterações estruturais após o processo de troca iônica. Com o estudo de alguns parâmetros foi possível estabelecer as melhores condições para o processo fotocatalítico, observando uma taxa de degradação de 97,7% para a amostra de Sn-NTTi, utilizando 50 mg de catalisador, concentração de 5 ppm e pH 7.

Agradecimentos

Instituto Federal do Maranhão - IFMA Universidade Federal do Piauí - UFPI Programas de Pós-Graduação em Química - PPGQ/UFPI Laboratório Interdisciplinar de Materiais Avançados - LIMAv/UFPI CAPES

Referências

[1]SU, X., WU, D. Facile construction of the phase junction of BiOBr and Bi4O5Br2 nanoplates for ciprofloxacin photodegradation. Materials Science in Semiconductor Processing. p. 123-130, v. 80, 2018.

[2] TANG , Y., SUN, H., SHANG, Y., ZENG, S., QIN, Z., JIAYI, S., LIANG, S., LU, G., LIU, Z., Spiky nanohybrids of titanium dioxide/gold nanoparticles for enhanced photocatalytic degradation and anti-bacterial property. Journal of Colloid and Interface Science. v.535, p. 516-523, 2019.

[3] CARROLL, J. P., PANAITESCU, E., QUILTY, B., WANG, L., MENON, L., PILLAI, S. Antimicrobial properties of highly efficient photocatalytic TiO2 nanotubes. Applied Catalysis B: Environmental. v.176, p. 70-75, 2015.