BERNI NETO, E. A.

RIBEIRO, C.

ZUCOLOTTO, V.

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ISSN 2175-8395Empresa Brasileira de Pesquisa AgropecuáriaEmbrapa Instrumentação AgropecuáriaMinistério da Agricultura, Pecuária e AbastecimentoRede de Nanotecnologia Aplicada ao AgronegócioAnais do V Workshop 2009Odílio Benedito Garrido de AssisWilson Tadeu Lopes da SilvaLuiz Henrique Capparelli MattosoEditoresEmbrapa Instrumentação AgropecuáriaSão Carlos, SP2009Exemplares desta publicação podem ser adquiridos na:Embrapa Instrumentação AgropecuáriaRua XV de Novembro, 1452Caixa Postal 741CEP 13560-970 - São Carlos-SPFone: (16) 21072800Fax: (16) 2107 2902http://www.cnpdia.embrapa.brE-mail: sac@cnpdia.embrap.brComitê de Publicações da UnidadePresidente: Dr. Luiz Henrique Capparelli MattosoMembros: Dra. Débora Marcondes Bastos Pereira Milori,Dr. João de Mendonça Naime,Dr. Washington Luiz de Barros MeioValéria de Fátima CardosoMembro Suplente: Dr. Paulo Sérgio de Paula Herrrnann JuniorSupervisor editorial: Dr. Victor Bcrtucci NetoNormalização bibliográfica: Valéria de Fátima CardosoCapa: Manoe1a Campos e Valentim MonzaneImagem da Capa: Imagem de AFM de nanofibra de celulose - Rubens Bernardes FilhoEditoração eletrônica: Manoe1a Campos e Valentim Monzanera ediçãolª impressão (2009): tiragem 200Todos os dircltos reservados.A reprodução não-autorizada desta publicação r.o todo ou em parte,constitui violação dcs direitos autorais (Lei no 9.610).CIP-Brasil. Catalogação-na-publlcaçâo.Ernbr apa Insrrurnentação AgrcpecuáriaAnais do V Workshop da rede de nanotecnologia aplicada aoagronegócio 2009 - São Carlos: Embrapa InstrumentaçãoAgropecuaria, 2009.IrregularISSN: 2175-83951. Nanotecnologia - Evento. L Assis, Odílio Benedito Garrido de.11.Silva, Wilson Tadeu Lopes da. IlI. Mattoso, Luiz HenriqueCapparelli. IV. Embrapa Instrumentacão Agropecuaria© Embrapa 2009Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V WorkshopESTUDO DA MORFOLOGIA E INTERAÇÃO DE NANOPARTÍCULASDE PRATA COM O POLÍMERO POLIVINIL ÁLCOOL (PVA)Elias Antonio Berni Neto", Valtencir Zucolotto' e Caue Ríbeíro-'Instituto de Física de São Carlos - USP, 13566-590, São Carlos/SP *eliasbemi@gmail.com2Laboratório Nacional de Nanotecnologia para o Agronegócio, Embrapa Instrumentação Agropecuária,I 13560-970, São Carlos/SPProjeto Componente: PC4 Plano de Ação: O 1..05.l.0 l.04.04ResumoNeste presente trabalho, unimos o conhecimento da prata como agente bactericida com ananotecnologia p~ra o desenvolvimento futuro de embalagens bactericidas. Os nanocompósitossão constituídos polivinil álcool (PVA) como estabilizante e as nanopartículas de prata, reduzidaspela redução química, usando boro hidreto de sódio (NaBH4). Foram realizadas análises de UV-vis, FT IR, DLS e Potencial Zeta. Concluímos que por meio de uma rota simples de síntese foipossível a estabilização das nanopartículas de prata, possibilitando assim o seu futuro uso eembalagens.Palavras-chave: INanotecnOIOgia, prata coloidal e síntese.IntroduçãoMotivada pelas exigências atuais do mercadonacional / intemaciona~ a awoindústria b:a~ileiraestá sempre buscando ~elhonas na produtIv1dade,qualidade e competitividade de seus produtos.Muitas vezes as ~esmas ultrapassam ascaracterísticas do produto em si, englobando oprocesso de produção, nb qual o impacto ambientalganha cada vez Imais importância.Concomitantemente, há grande preocupação quantoao descarte das inúmeras embalagens existentes,referentes ao seu tempri de degradação e possívelcontaminação biológical preocupação fundamentalda indústria polimérical (PADULA et al., 2004).Paralelamente, também ~ de interesse o aumento dotempo de prateleira dos alimentos. Felizmente ananotecnologia possibilita tais desenvolvimentos,por meio do uso de I materiais biodegradáveisconjuntamente com materiais bactericidas,formando nanocompósitos dando novascaracterísticas aos materiais.Com esse intuito ~erá realizada a modificaçãodo polímero polivinil álcool (PVA) pela inserção denanopartículas de prata (AgNps). Dentre as áreasque as AgNps têm gerado grande interesse estão acatálise, nanoeletrônica e médica. Grande parte dosestudos referentes às AgNps ou também conhecidascomo prata coloidal, estão relacionados ao seu efeitocontra microorganismos patogênicos.Nos microorganismos, as AgNps de I a 100nm, podem ser encontradas tanto no interior comonas membranas, porém a interação com aglomeradosde prata não é observada (MORONES et al., 2005).Grupos que possuem enxofre ou fósforo apresentamgrande afinidade com AgNps, sendo encontradostanto nas membranas como no interior das bactérias.Na membrana celular ela causa danos no processo derespiração celular e, no seu interior interage com oDNA impedindo a divisão celular (MORONES etal., 2005). Os íons de prata possuem ação diferentesdas AgNps, caracterizado pelo desenvolvimento deuma região de baixo peso molecular no centro dabactéria, a qual se acredita que seja formada porproteínas produzidas pela bactéria a fim decomplexar os íons de prata (GUGGENBICHLER, etal., 1999).Na literatura existem diversos modos desíntese de AgNps, podendo citar Bottom Up (BU)Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009130Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V Workshopcomo Top Down (TD), tais como ablação a laser(TD), método de annealing (BU) e pela redução dosíons de prata (BU). O método de redução escolhidocomo rota neste trabalho, ocorre por meio de agentesredutores moderados como o ácido cítrico (C6R807)ou fortes como o boro hidreto de sódio (NaBR4),nesse caso, estabilizantes moleculares ousurfactantes tem o objetivo de estabilizar asnanopartículas em suspensão (KAMAT et al., 2002).Materiais e métodosA rota de síntese deste trabalho contém opolímero polivinil álcool (PVA) como estabilizantepolimérico. Sua síntese é obtida pela mistura desoluções de nitrato de prata (AgN03), PVA, e por fima adição de boro hidreto de sódio (NaBR4), comtodos os reagentes sobre forte agitação, emtemperatura ambiente. As concentrações do sal deprata e do agente redutor foram mantidas em 0,5 mMe 2,0 mM respectivamente, variando se apenas asconcentrações do PVA, 10 mM e 20 mM. A equaçãoque descreve a redução dos íons de prata por meio doagente redutor é:2AgN03+2NaBR4~2Ago+2NaN03+R2t (1)A caracterização foi feita por meio deespectroscopia no UV - Visível (equipamentoShimadzu UV- Vis) e no Infra Vermelho(equipamento FTIR Nicolet), espalhamentodinâmico da luz e medida do potencial Zeta dasnanopartículas em suspensão (equipamentoZetaSizer Nano). Amedida de espectroscopia no UV- Vis se baseia no fenômeno de ressonância da bandaplasmônica, observado em nanopartículas metálicas.Resultados e discussãoOs espectros UV - vis de ambas as soluçõessão apresentados (não mostrado) apresentam o picocentrado por volta de 400 nrn, característico denanopartículas de prata com formato esférico.O estudo da interação das AgNps com o PVAfoi realizado por meio da Espectroscopia no InfraVermelho por Transformada de Fourier (FTIR),cujos espectros são mostrados na Figura 1. O PVApuro apresenta bandas bem definidas na faixa de3440 cm', referente ao estiramento do grupo OR, ebandas na faixa de 2900 cm' (alongamento anti -simétrico, e CR2 em 2870 em", alongamentosimétrico do CR2. A região entre 550 cm' e 750 em:'são correspondentes a assinatura de vibração fora doplano do grupo OR enquanto o pico em 837 cm' éreferente ao mesmo tipo de vibração, mas do grupoCR (MBRELE et al., 2003). O pico em 1375 cm' éreferente ao acoplamento entre os grupos OR e abanda em 1420 cm' corresponde à vibração do CR.O deslocamento da banda de 3440 cm' para valoresde onda maiores, bem como o desaparecimento dasbandas na faixa de2900 cm-l, CR2, e entre 1500 em-I e 750 cm-l sugere a interação das partículas deprata com o grupo OR (MBRELE et al., 2003;KHANNA et al., 2005). O desaparecimento dasassinaturas das vibrações referentes ao grupo CR édevido à interação OR! Ag, que inibe as mesmas.··········pVApür~_ ..- ....'.'.\l\ . ,;-4, I ""',f',./ w ~,/PVA 10 mM.- PVA20mM.............................. ~ .4000I3500• I i , I3000 2500 2000 1500 1000Numero de Onda (nm)Fig. 1. Espectro de infra vermelho do PVA puro, edo nanocompósito com concentrações de 10 mM e20 mM de PVA. O desaparecimento das bandas naregião de 550 cm' e 750 cm' e o deslocamentodemonstram a interação das nanoparículas de pratacom o grupo OR do PVA.A técnica de espalhamento de luz (DLS) foiutilizada para o estudo do tamanho dasnanopartículas, Figura 2. O sistema com a maiorconcentração de PVA, 20 mM, apresentou partículascom diâmetro em tomo de 0,62 nrn. Já o sistema demenor concentração de PVA, 10 mM, apresentoupartículas com tamanho de 1,5 nrn de diâmetro. Taldiferença entre os tamanhos das partículas se deve aconcentração do PVA. Com baixa concentração doestabilizante, as nanopartículas de prata estão maislivres para interagirem umas com as outras,possibilitando assim a formação de aglomerados.35,.- __ -.- __ -,- __ -,- __ .,--_---,30• • PVA10mM• PVA20mM• ," .,,r•• •.; •5" . ...,...~~~-~-rn-~-r;~-:J~ -I 2 :\ 4 5Diarnetro (nrn)o·oFig. 2. Tamanho das partículas obtido pela técnicade espalhamento dinâmico da luz, para asdiferentes concentrações de PVA.Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009131Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V Workshopo potencial Zeta, Figura 3, mostrou que oponto isoelétrico do nanocompósito não varia emrelação à concentração do surfactante, PVA, presentenas amostras. Levando em consideração aestabilidade das amostras com relação ao potencialZeta maior que 30 mV (em módulo), observa-se queos pHs mais adequados quanto à estabilidade sãoaqueles maiores que 10. Todavia, soluções com o pHlevemente ácido, 6,0 à 6,8 apresentam também boaestabilidade, sendo que esta é a faixa de pH ideal paraamaioria dos sistemas biológicos.4020J •FivÁ 1bmM.--_ ....- ....• .......!.....PVA ..2.9...t!l.MJ •• • a.~ v., ••!3 li.~ ,:l2 -20 •§ • '"6: a-40 •\e60 •ia4 6 8 10 12pHFig. 3. Dependência do potencial Zeta em funçãodo pH das duas amostras com a concentração dePVAde 10 mM e 20 mM.ConclusõesPor meio de uma rota simples de síntese foramobtidas nanopartículas de prata, nas quais o poli vinilálcool (PVA) funcionou como estabilizante. Asíntese das nanopartículas de prata foi confirmadapor espectroscopia UV-vis., e análises de FTIRmostraram a interação das nanopartículas com osgrupos OH do PVA. Os nanocompósitos mostraram-se estáveis para a faixa de pHs próximos de 7.Verificamos ainda que a estabilidade independe daconcentração de PVA. Nanopartículas comtamanhos inferiores à 5 nm foram observadas nasduas concentrações de PVA utilizadas, entretanto,tamanhos maiores foram também observados paraambas as concentrações. O sistema comconcentração de 20 mM de PVA apresentou umadistribuição do tamanhos menores de partículas.AgradecimentosCNPQ, FINEP/MCT, EMBRAPA.ReferênciasGUGGENBICHLER, J. P.; BOSWALD, M.;LUGAUER, S.; KRALL, T. A New Technology ofMicrodispersed Silver in Polyurethane lnducesAntimicrobial Activity in Central Venous Catheters.Infection, Munchen, v. 27, supl. 1,p. S16-23,1999.KAMAT, P. V. Photophysical, Photochemical andPhotocatalytic Aspects of Metal Nanoparticles. J.Phys. Chem. B, Washington, v. 106, p. 7729-7744,2002.KHANNA, P. K.; SINGH, N.; CHARAN, S.;SUBBARAO, V. V. V. S.; GOKHALE, R.; MULIK,U. P. Synthesis and characterization of AglPVAnanocomposite by chemical reduction method.MateriaIs Chemistry and Physics, Lausanne, v. 93,p. 117-121,2005.MBHELE, Z. H.; SALEMANE, M. 0.; SITTERT, C.o. van; NEDELJKOVI, J. M.; DJOKOVI, v,LUYT, A. S. Fabrication and Characterization ofSilver-Polyvinyl A1cohol Nanocomposites. Chem.Mater., Washington, v. 15, n. 26, p. 5019-5024,2003.MORONES, J.; ELECHIGUERRA, J.;CAMACHO,A.; HOLT, K.; KOURI, J.; RAMIREZ,J.; YACAMAN, M. The bactericidal effect of silvernanoparticles. Nanotechnology, Bristol, v. 16, p.2346-2353,2005.PADULA, M.; CUERVO, M. Legislação deembalagem para contato com alimentos:MERCOSUL e outros países Latinoamericanos.Polímeros, São Carlos, v. 14, n. 1,2004.Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18de setembro de 2009132

Estudo da morfologia e interação de nanopartículas de prata com o polímero polivinil álcool (PVA).

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