Termodinâmica da biofuncionalização de nanotubos de carbono de paredes múltiplas com nisina visando nanocompósitos ativos

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Almeida, Germanna Wilk Reis de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; BR; Ciência de Alimentos; Tecnologia de Alimentos; Engenharia de Alimentos; Doutorado em Ciência e Tecnologia de Alimentos; UFV
• Palavras-chave em Português: Termodinâmica de adsorção; Nanotubos de Carbono; Materiais nanoestruturasdo; Peptídeos; Nanotecnologia; Thermodynamics of adsorption; Carbon nanotubes; Nanoestruturasdo materials; Peptides; Nanotechnology; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::CIENCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS::TECNOLOGIA DE ALIMENTOS
• Link de acesso: http://locus.ufv.br/handle/123456789/497

A dispersão estável e/ou a aplicação dos nanotubos de carbono em estruturas ordenadas ou tecnologicamente aplicáveis é sempre um grande desafio em todas as áreas. A funcionalização com moléculas biológicas é uma alternativa para aumentar a solubilidade dos CNTs (carbon nanotubes) e pode favorecer o desenvolvimento de nanocompósitos e novos nanomateriais bioativos. Neste trabalho, MWCNTs (multi-walled carbon nanotubes) foram funcionalizados por meio da adsorção de nisina, um peptídeo antimicrobiano de natureza catiônica e anfifílica, para posterior aplicação no desenvolvimento de nanocompósitos ativos. O pH, a concentração e o tipo de peptídeo foram determinantes na obtenção de dispersões estáveis dos nanotubos, sendo os melhores resultados alcançados em pH 2. Medidas de potencial zeta confirmaram a estabilização eletrostática e obtenção de dispersões estáveis em pH 2 (ξ ≈ 45,0 mV) e em pH 3 (ξ ≈ 30,0 mV). As isotermas de adsorção seguiram o modelo de Langmuir, sugerindo uma adsorção em monocamada, apresentando uma elevada inclinação no primeiro intervalo de concentrações, o que reflete a forte interação dos peptídeos com a superfície dos nanotubos. Os MWCNTs exibiram uma maior capacidade de adsorção para a variante Z da nisina (≈ 250 mg·g-1, em pH 2) do que para a nisina A (≈ 180 mg·g-1, em pH 2). Mas o aumento do pH provocou um aumento na quantidade máxima de nisina adsorvida ( ), e em pH 5, ambas apresentaram valores de muito próximos (288,96 mg·g-1 e 305,94 mg·g-1 para as nisinas A e Z, respectivamente). A análise termodinâmica do processo de adsorção demonstrou que o ∆Ga das nisinas A e Z em MWCNTs foram negativos em todas as condições estudadas, indicando que o processo de adsorção foi espontâneo. Os valores negativos de ∆ demonstraram um processo exotérmico, sendo entalpicamente favorecido para todos os estados termodinâmicos avaliados. Por outro lado, o processo de adsorção é entropicamente desfavorecido (os valores de ∆ foram negativos), possivelmente pela diminuição da entropia configuracional da solução devido à adsorção da nisina. Todos as variáveis termodinâmicas foram influenciados pelo pH da solução, indicando a importância das interações eletrostáticas no processo de adsorção. De uma forma geral, a distribuição da nisina entre a solução e a superfície do MWCNT não depende somente das interações que a nisina faz com o adsorvente, mas também das interações que ela faz com o solvente no bulk e das interações existentes entre as próprias moléculas de nisina no bulk e na superfície do MWCNT. Ao alterar o pH do meio, essas interações são alteradas, afetando o processo de adsorção da nisina. O fato de a nisina estar adsorvida na superfície dos nanotubos não prejudicou a sua propriedade antimicrobiana, e os MWCNTs funcionalizados apresentaram significativa atividade antibacteriana contra o micro-organismo indicador Lactococcus lactis pelo teste de halo (2,02 ± 0,04 cm e 2,11 ± 0,09 cm de inibição para MWCNT-nisA e MWCNT-nisZ, respectivamente) e no ensaio em solução (redução > 8,0 log para ambas as nisinas). Os MWCNTs não funcionalizados não apresentaram atividade antimicrobiana. Os bionanocomplexos MWCNT-nisina apresentam potencial aplicação para o desenvolvimento de nanocompósitos ativos, podendo ser efetivamente dispersos na matriz polimérica para melhorar suas propriedades mecânicas, exibindo também propriedades antimicrobianas.