COSTA, R. G. F.

MATTOSO, L. H. C.

RIBEIRO, C.

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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) 2107 2800Fax: (16) 2107 2902httpv/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 M~IoValéria de Fátima CardosoMembro Suplente: Dr. Paulo Sérgio de Paula Hcrrmann JuniorSupervisor editorial: Dr. Victor Bertucci NetoNormalização bibliográfica: Valéria de Fátima CardosoCapa: Manoela Campos e Valentim MonzaneImagem da Capa: Imagem de AFM de nanofibra de celulose - Rubens Bernardes FilhoEditoração eletrônica: Manoela Campos e Valentim Monzane1ª edição1ª impressão (2009): tiragem 200Todos os direitos reservados,J\ reprodução não-autorizada desta oub icação, no todo eu em parte,constitui violação dos direitos autorais (Lei na 9.6 ;0).CIP-Brasil. Catatogação-na-publicação.Embrapa Instrumentação Agropecuárla-----------Anais do V Workshop da rede de nanotecnologia aplicada aoagronegócio 2009 - São Carlos: Embrapa InstrumentaçãoAgropecuaria, 2009.IrregularISSN: 2175-83951. Nanotecnologia - Evento. I. Assis, Odílio Benedito Garrido de.Il. Silva, Wilson Tadeu Lopes da. IlI. Mattoso, Luiz Henrique.Capparelli. IV. Embrapa Instrumentação Agropecuaria© Embrapa 2009Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V WorkshopRede, ~rt::,--~ NonoPREPARAÇÃO DE NANOFIBRAS DE PVA-AG COM ATIVIDADEANTIBACTERIANA VIA ELETROFIAÇÃORodrigo G F. Costa'", Caue Ribeirol', Luiz H. C. Mattosol,2'Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos-SP, Brasil2Laboratório de Nanotecnologia Aplicado ao Agronegócio, Embrapa Instrumentação Agropecuária,Rua XV de Novembro, 1452, São Carlos-SP, 13560-970, Brasil *caue@cnpdia.embrapa.brProjeto Componente: PC4 Plano de Ação: 01.05.1.01.04.04ResumoNanofibras de PVA-Ag foram preparadas via eletrofiação a partir de soluções aquosas de PVA-AgN03• As nanofibras foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV),espectroscopia de energia dispersiva (EDS) e espectroscopia de reflectância difusa no UV-vis.Também, foram feitos testes da atividade antibacteriana com as bactérias E. coli e S. aureus. Osresultados obtidos mostraram que os valores dos diâmetros médios das nanofibras são deaproximadamente 90 nm. Os nanocompósitos apresentaram bons valores de atividadeantibacteriana.Palavras-chave: nanofibras; nanocompósitos; poli(álcool vinílico); atividade antibacteriana;eletrofiação.IntroduçãoO foco em procedimentos industriais desanidade e redução de contaminação biológica,principalmente em processos na indústriaalimentícia, vem frequentemente ganhandodestaque, tanto na mídia quanto na preocupação detrabalhos de pesquisa. Na indústria de plásticos, estaé uma preocupação legítima, tanto pelo uso destesmateriais como embalagens de alimentos comotambém pelo fato de serem significativamenteestáveis, gerando resíduos de dificil degradação.São, desta forma, potenciais vetores de proliferaçãode microorganismos quando contaminados edescartados. Assim, vários trabalhos enfocamnanocompósitos biodegradáveis com propriedadesbactericidas ou bacteriostáticas (XU, 2006). Dentreestes, os nanocompósitos à base de PVA têm sidomuito pesquisados (JIN, 2007). O PVA é umpolímero produzido pela polimerização do acetatode vinila seguida pela reação de hidrólise dopoli(acetato de vinila). Apesar de possuir ótimaspropriedades, este polímero não possui atividadeantibacteriana (HE e GONG, 2003). Desta maneira,há necessidade de se incorporar nanopartículas quepossuam essas propriedades, como por exemplo,nanopartículas de prata (HONG, 2007).Neste trabalho, nós preparamosnanocompósitos de PVAIAg na forma de nanofibrasutilizando o processo de eletrofiação. Estes materiaisforam caracterizados para depois serem feitos ostestes com as bactérias E. coli e S.Aureus.Materiais e métodosO Poli(álcool vinílico) na concentração deaproximadamente 10% foi solubilizado em água eaquecido por 2 horas (60°C). Em seguida, foiadicionado ácido nítrico (HN03) para diminuir o pH(2-4). Finalmente, adicionou-se nitrato de prata(AgN03) à solução de PVA e agitou-se poraproximadamente 30 minutos. Assim, obtiveram-sesoluções de PVA e PVAlAgN03• Estas soluçõesforam transferidas para uma seringa plástica de 10Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009240Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V WorkshopmL, sendo que na agulha da seringa foi enrolada aponta do fio de alimentação da fonte de alta tensão.Uma chapa metálica coberta com uma folha dealumínio e aterrado foi usada como coletor dasmantas nanofibrílicas. A velocidade de injeção dasolução foi de 0,02 ml/h. Os parâmetros do processoe da solução estão apresentados na Tabela 1. Asmantas nanofibrílicas foram colocadas na estufa natemperatura de 60°C por aproximadamente 8 horas.As morfologias das nanofibras foram observadascom um microscópio eletrônico de varredura (Leo440). Também, foi feito o mapeamento por EDS e oespectro de EDS. Os espectros de reflectância difusano UV-Vis foram obtidos com um espectrofotômetroda marca Varian Cary 5G. Nestes espectros, osvalores da função de Kubelka-Munk (k/S) foramcalculados utilizando a seguinte equação:.k/S = (1 - ROO)2/ (2Roo)onde K é o coeficiente de absorção, S é o coeficientede espalhamento da luz e Rco é a reflectância de umacamada de espessura infinita (GONÇALVES ePETTER,2007).Os testes da atividade antibacteriana da fibrade PVA-Ag foram feitos utilizando-se o método decontagem das colônias em placa.Resultados e discussãoA fim de observar as morfologias dasnanofibras e a dispersão das nanopartículas de Ag noPVA, foram feitas as análises por MEY. Asmicrografias obtidas para as nanofibras de PVA ePVAlAg estão apresentadas na Figura 1.Observa-sea presença de muitos beads na fibra de PVA.Entretanto, para a amostra de PVAlAg existempoucos beads. Nesse caso, os dois principais fatoresque podem influenciar na morfologia das fibras são acondutividade elétrica e o campo elétrico aplicado(Tabela 1). A análise estatística mostra que para asduas fibras os valores dos diâmetros variam entre 50e 160nrn.Fig. 1. Micrografias das nanofibras de (a) PVA e(b) PVA-Ag (20% m/m).Tabela 1. Parâmetros do processo e da solução.%Ag C~po Condu tivida Viscosijtde •el tric de. da soluaplicado el • tri'j d~ (Pais)(KV/cm) solu o(mS/cm)O 1,5 1,248 0.027520 2,4 21,85 0.0256oPara verificar a distribuição da prata nananofibra, foi feito o mapeamento por EDS (Fig. 2a).Observa-se no mapa de EDS que a distribuição doelemento Ag é uniforme, o que indica que as fibrassão homogêneas. Também, observa-se que oespectro de EDS indica a presença da prata (Ag) nananofibra (Fig. 2b).••••.••••• o •• ~_ ••••••••[§2J1 lt.!'.~!I!!I!.ti.~.-.l~t., •.•aJ:~A..._ ....Fig.2. (a) Mapeamento por EDS de Ag da fibra dePVAlAg(20% m/m), (b) Espectro de EDS da fibrade PVAlAg(20% m/m).Os espectros de reflectância difusa no UV-Visdas fibras de PVA e PVA/Ag estão apresentadas naFigura 3. Através da Figura 3, observa-se a absorçãodas nanopartículas de prata em aproximadamente420-425 nrn na fibra de PVAlAg (HONG, 2007).Estes resultados corroboram com o espectro de EDS,confirmando a presença das nanopartículas de prata.10)45.' ." •• I •••••• _ ... '. .... .....30300 400 500 600 700 800À(nm)(b)2010Ag(420"'25 nm)/I •• ',..., -....300 400 500 600 700 800À(nm)Fig. 3. Espectro de reflectância difusa no UV-Visda (a) fibra de PVA e (b) fibra de PVAlAg (20%m/m).Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18de setembro de 2009241Rede de Nanotecnologia Aplicada ao Agronegócio - Anais do V WorkshopCom o objetivo de verificar a atividadeantibacteriana das nanofibras de PVA-Ag frente àsbactérias S. aureus e E. coli, utilizou-se o método decontagem das colônias em placa. A eficáciaantibacteriana (EAB%) em porcentagem da fibra foicalculada utilizando-se a seguinte equação:EAB(%) = (B-A) /B x 100Onde:- B é o número de células sobreviventes (UFC/mL)do controle;-A é o número de células sobreviventes (UFC/mL)da fibra testada [PVA/Ag];- UFC/mL são as unidades formadoras de colôniaspor mililitro (XV et al., 2006).De acordo com os resultados obtidos verifica-se que a eficácia antibacteriana (EAB%) da fibra dePVAI Ag é maior para a bactéria S. aureus (87,8%) doque para a bactéria E. coli (85%). Esses resultadossão muito interessantes e promissores em vista dopotencial uso desses materiais .c o m onanocompósitos nas áreas médicas e de alimentos.Tabela 2. Teste da atividade antibacteriana com asbactérias Staphylococcus aureus eEscherichia coli.Células Célulassobreviventes sobreviventes EAB (%)Bactéria (UFC/rnL) (UFC/rnL)no controle na fibra de após 48hapós 48h PVN após48hS. Aureus 9.108 11.107 87.8E. Co/i 2.108 3.107 85.0ConclusõesAs nanofibras obtidas apresentaramdiâmetros variando entre 50 e 160 nm. Omapeamento por EDS e o espectro de reflectânciadifusa no UV-vis confirmaram a presença dasnanopartículas de prata nas fibras. Os testes dasatividades antibacterianas com as bactériasStaphylococcus aureus e Escherichia colimostraram que esses nanocompósitos têm umgrande potencial para serem usados na indústriaalimentícia.AgradecimentosCAPES, FAPESP, FINEP/MCT, FIPAI, CNPq,EMBRAPA.ReferênciasXU, X.; YANG, Q.; WANG, Y.; YU, Y.; CHEN, X.;JING, X. European Polymer Journal, New York, v.42,p.2081,2006.JIN, W. J.; JEON, H. J.; KIM, J. H.; YOUK, J. H.Synthetic Metais, Lausanne, v. 157, p. 454, 2007.HE, C. H; GONG, J. Polymer Degradation andStability,Essex, v. 81,p.117,2003.HONG, K. H. Polymer Engineer Science, [S. 1.],v.47,p.43,2007.GONÇALVES, I. G.; PETTER, C. O. RevistaEscola de Minas, Ouro Preto, v. 60, p. 491,2007.Embrapa Instrumentação Agropecuária, São Carlos, 17 e 18 de setembro de 2009242

Preparação de nanofibras de PVA-Ag com atividade antibacteriana via eletrofiação.

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