Termodinâmica da biofuncionalização de nanotubos de carbono de paredes múltiplas com nisina visando nanocompósitos ativos
Ano de defesa: | 2014 |
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Autor(a) principal: | |
Orientador(a): | |
Banca de defesa: | |
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 |
Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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Departamento: |
Não Informado pela instituição
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País: |
Não Informado pela instituição
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Palavras-chave em Português: | |
Link de acesso: | http://locus.ufv.br/handle/123456789/497 |
Resumo: | 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. |