ÁREA
Química Inorgânica
Autores
Araujo, A.P.L. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Barbosa, C.D.E.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Nascimento, J.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Soares, I.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Almeida, J.H. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Ferro, J.N.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Xavier, J.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Silva, M.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; da Silva, L.E. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)
RESUMO
Os Carbon dots(CDs) e seus materiais compósitos vem atuando eficazmente em diversas áreas, incluindo a biológica. Diante do exposto, esse trabalho visa a síntese via microondas de CDs derivados de ácido cítrico, ureia e polietilenoimina(UACP) para obtenção de filmes nanocompósitos poliméricos a base de álcool polivinílico e carboximetilcelulose para atuarem como curativos. As análises demonstraram que os CDs exibem emissão dependente do comprimento onda de excitação(λexc), com máximo em 447nm sob λexc= 360nm e um valor de remoção do radical •O2-, de 14,4±3,1%. Ademais, possui viabilidade celular acima de 80% para concentrações de até 100μg/mL. Os filmes produzidos exibiram transparência, flexibilidade e grau de intumescimento de 63-375%.
Palavras Chaves
Antioxidante; Carbon dots; Filmes poliméricos
Introdução
Carbon dots (CDs) são nanomateriais, com dimensões abaixo de 10 nanômetros, o qual estrutura-se em um núcleo grafítico e uma superfície rica em defeitos associadas a diferentes grupos funcionais contendo N, O e outros elementos. (LI et al, 2021). Os CDs dispõem de alta dispersão em água, luminescência sintonizável, baixa toxicidade e são biocompatíveis, e em virtude dessas propriedades, vem despertando o interesse dos pesquisadores em diversas áreas, a exemplo das biológicas (WANG et al, 2021). Dentro desse contexto, os CDs têm apresentado excelente capacidade antioxidante, a qual auxilia na diminuição da produção excessiva de oxidantes que provocam o estresse oxidativo. Esse processo é prejudicial em várias patologias, como a cicatrização de feridas (BILGEN et al, 2023). O uso de CDs nas áreas lesionadas inibe a atuação desses radicais livres, produzidos naturalmente durante o processo de cicatrização de feridas. Este fenômeno geralmente está associado à estrutura superficial dos CDs rica em grupos funcionais, através do mecanismo transferência de elétrons ou hidrogênio para os radicais livres, reduzindo a capacidade de danos às células (WANG et al, 2021). Por meio da incorporação dos CDs em filmes poliméricos, estabelece a possibilidade de produzir curativos protetores de feridas, que não só protegem, como também auxiliam no processo de cicatrização (INNOCENZI et al, 2023). Em consonância do exposto anteriormente, o trabalho teve como objetivo de produzir CDs com capacidade antioxidante eficazes na confecção de curativos à base de diferentes polímeros para o tratamento de feridas.
Material e métodos
Os CDs foram sintetizados a base de ácido cítrico, ureia e polietilenoimina, seguindo o protocolo adaptado proposto por GAO, et al, 2018. O UACP foi sintetizado, via micro-ondas, com auxílio de um béquer de 250ml, foram solubilizados 1,5g de ácido cítrico, 1,5g de ureia e 5ml de polietilenimina em 30ml de água deionizada. A solução foi homogeneizada e levada ao micro-ondas por 10 minutos a 720W (abrindo o microondas de 10 em 10s). Ao final deste processo, foi adicionado 30ml de água deionizada, e a solução resultante foi submetida a banho ultrassônico. A purificação foi realizada através da centrifugação a 15000rpm e filtração em membrana microporosa de 0,22μm. As técnicas usadas para caracterizar as propriedades ópticas, estruturais e morfológicas, foram: Microscopia eletrônica de transmissão(MET), espectroscopia no ultravioleta/visível(UV-vis) e infravermelho por transformada de Fourier(FT-IR), e espectroscopia de fluorescência(PL). Os CDs foram incorporados em uma matriz polimérica, contendo PVA e PVA/CMC. Os compósitos foram sintetizados segundo o protocolo de Santos,et al, 2023. De forma geral, 150mg de PVA foi solubilizado em 5ml de água deionizada a 80 °C por 5 minutos, sob agitação constante. Após resfriamento, foram adicionados 25μl de glicerol e 200μl de UACP, agitados por 10 minutos. A solução polimérica resultante foi vertida em placa de petri, levando a secagem 45 °C por 24 horas. O filme com CMC seguiu o mesmo protocolo, contudo após o resfriamento foi adicionado 50mg de CMC. A capacidade de absorção de água pelos filmes foi realizada através do teste de intumescimento nos valores de pH 5, 7 e 9. A capacidade de remoção da espécie •O2- foi realizada de acordo com Santos,et al, 2023.
Resultado e discussão
Ao proceder com as análises correspondentes ao CDs, foi possível identificar a
morfologia de natureza esférica e tamanho inferior a 10 nm das nanopartículas
produzidas, Fig. 1 a). Os grupos presentes na superfície dos CDs foram
identificados através do espectro de FTIR, no qual exibiu a presença de grupos
nitrogenados e oxigenados (O-H, N-H, C-H, C=O, C=C, C-O), Fig. 1 b), (MEIERHOFER
et al, 2020). O espectro de UV-vis, apresentou uma banda de absorção em
250nm, relativa à transição π*- π* do núcleo grafítico, e em 354nm,
correspondente à transição n - π* dos estados de superfície Fig. 1 c). O
espectro de fotoluminescência demonstrou um comportamento independente do
comprimento de onda excitação, com um máximo de emissão em 447nm (λexc= 360nm)
Fig. 1 d). Os CDs foi submetido aos testes de inibição do radical ânion
superóxido, •O2-, o qual apresentou
um valor de 14,4±3,1% de inibição desse radical para uma concentração de
800μl/mL. Os filmes resultantes da incorporação do UACP, exibiram uma excelente
flexibilidade, transparência e emissão no azul sob luz UV. Ao submetê-los ao
teste de grau de intumescimento (GI), foi possível observar as notáveis
capacidades de absorção de água dos filmes. Os valores máximos de GI foram de
375% no filme CMC/PVA em pH 9, e 88% para o filme PVA em pH 5, Fig. 2. A amostra
CMC/PVA passou por modificação mais significativa em suas dimensões iniciais, em
comparação com o PVA. O UACP exibiu viabilidade celular acima de 80% em células
HFF-1 (até 100μg/mL).
Características opticas, estruturais e morfológicas \r\nda amostra.
Grau de intumescimento dos filmes poliméricos.
Conclusões
Levando em conta as considerações feitas neste estudo, os dados demonstraram que os CDs produzidos, diante dos testes de capacidade antioxidante, exibiram propriedades promissoras para aplicação nos curativos. Dentro deste contexto, os curativos confeccionados indicaram a notável capacidade de absorção de líquidos, mantendo o formato original mesmo após a absorção da solução, além de demonstrarem ótimas capacidades de adaptação ao local a qual será utilizado e possibilidade de discernir o que está sob os filmes devido a transparência.
Agradecimentos
Os autores agradecem aos órgãos de fomento, FAPEAL, CNPq e CAPES, como também a Universidade Federal de Alagoas (UFAL) e o Laboratório de Materiais Luminescentes e Estudos Ambientais (LUMIAM).
Referências
GAO, W.; et al. . Carbon dots with red emission for sensing of Pt2+, Au3+, and Pd2+ and their bioapplications in vitro and in vivo. ACS applied materials & interfaces, v. 10, n. 1, p. 1147-1154, 2018.
INNOCENZI, PLINIO; LUIGI STAGI. “Carbon Dots as Oxidant-Antioxidant Nanomaterials, Understanding the Structure-Properties Relationship. A Critical Review.” Nano Today, vol. 50, June 2023, p. 101837.
LIVIA E. DA SILVA ; ORLANDO LUCAS DE L. CALADO ; CINTYA D. A. DO E. S. BARBOSA . Study of the Photophysical Properties of Carbon Dots Derived from Banana Peels From Different Cities Used to Produce Ink and Film Fluorescence. JOURNAL OF BIOENGINEERING, TECHNOLOGIES AND HEALTH, v. 5, p. 250-256, 2023.
MEIERHOFER, F.; et al. . Citric acid based carbon dots with amine type stabilizers: pH-specific luminescence and quantum yield characteristics. The Journal of Physical Chemistry C, v. 124, n. 16, p. 8894-8904, 2020.
WANG, B.; et al. . Carbon dots as a new class of nanomedicines: opportunities and challenges. Coordination Chemistry Reviews, v. 442, p. 214010, 2021.
