Produção e modulação de características físico-químicas de nanopartículas de prata via síntese verde utilizando extratos aquosos de tecidos naturais e obtidos por propagação vegetativa a partir de diferentes espécies de Ipês

Abstract

Nanopartículas de prata (AgNPs) têm inúmeras aplicações, sendo sua principal utilização como agentes antimicrobianos de amplo espectro. Para a utilização em larga escala, a indústria utiliza de síntese química, que produz AgNPs com características físico-químicas conhecidas, mas também gera resíduos potencialmente tóxicos ao meio ambiente. Uma alternativa ecoamigável é a biossíntese utilizando extratos aquosos de plantas como agentes redutores e estabilizantes.Porém, esse tipo de síntese em um âmbito industrial tem uma série de barreiras a serem ultrapassadas, a primeira delas é que as principais características físico-químicas dessas AgNPs podem ser alteradas de acordo com os fatores os quais a planta está exposta; a segunda é que, se a produção em larga escala for iniciada, haverá uma demanda muito alta por plantas podendo levar a um extrativismo exagerado. Para encontrar uma maneira de ultrapassar essas barreiras com a síntese verde e torná-la mais adequada a ser utilizada na produção de AgNPs em escala, foram escolhidos extratos aquosos de quatro espécies de Ipês (Handroanthus heptaphyllus, Tabebuia roseoalba, Handroanthus impetiginosus e Handroanthus serratifolius) como as fontes de metabólitos para síntese verde. Para verificar os possíveis efeitos da sazonalidade nas características físico-químicas das AgNPs foram coletadas mensalmente folhas de três espécies ao longo de um ano e desenvolvidas reações de sínteses de AgNPs utilizando extrato aquoso de cada uma delas. Além disso, no intuito de modular as características físico-químicas, foram realizadas sínteses alterando a origem do material botânico, temperatura, concentração e equipamentos utilizados no momento das reações. Por fim, para uma futura utilização em larga escala, foram realizadas rotas de síntese utilizando extrato aquoso de calos obtidos por cultivo in vitro de H. impetiginosus. Para avaliar as características físico-químicas foram utilizados espectrofotometria, espalhamento de luz dinâmico, potencial Zeta, microscopia de força atômica e difração de raios X, além de ensaios de atividade antibacteriana contra E. coli e S. aureus. Com as sínteses com folhas coletadas de três espécies durante todo o ano, os resultados demonstraram que há alteração nas características físico-químicas das AgNPs de acordo com as estações do ano, sendo que a variação de diâmetro hidrodinâmico das nanopartículas está diretamente relacionada com a precipitação chuvosa. Alterando a origem do material botânico observou-se um aumento da produção de AgNPs utilizando extrato aquoso das partes reprodutivas (flor e botão floral), apresentando características físico-químicas mais desejáveis, porém sem atividade antimicrobiana. Entretanto, as AgNPs biossintetizadas a partir de alguns folíolos, apresentaram atividade antibacteriana. Adicionalmente, foi observado que a variação da temperatura reacional em banho-maria (25, 50 e 75°C) influenciou na modulação do diâmetro hidrodinâmico das AgNPs biossintetizadas a partir de T. roseoalba. Alterando a concentração final de agente redutor (0, 5, 1, 2, 4, 8 e 16 mg/mL), conseguiu-se modular o diâmetro hidrodinâmico das AgNPs produzidas com extrato de H. serratifolius. Para as AgNPs produzidas com H. impetiginosus foi observado que a modulação do diâmetro hidrodinâmico se deu a partir da fonte de energia utilizada durante a síntese (banho-maria, luz UV, radiação fotossinteticamente ativa (PAR), banho de ultrassom, micro-ondas e autoclave) Por fim, foram produzidos calos, cujos extratos possibilitaram a síntese de AgNPs com atividade antibacteriana. Com esse estudo conseguiu-se superar duas barreiras para que a síntese verde chegue até a indústria, primeiramente modulando as características físico-químicas e segundo produzindo AgNPs a partir de material botânico obtido por propagação vegetativa.