Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
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Tipo: Tese
Título: Biossíntese de nanopartículas de prata utilizando cinnamomum zeylanicum em matriz de hidrogel para aplicação biomédica
Autor(es): HELOU, Gisela Maria Rosas
Primeiro Orientador: GONZÁLEZ, Maria Elena Leyva
metadata.dc.contributor.advisor-co1: QUEIROZ, Alvaro Antonio Alencar de
Resumo: A presente tese objetivou realizar o estudo da biossíntese de redução de nanopartículas de prata (NPsAg) in situ, na presença do poli (álcool vinílico) (PVA), utilizando extrato aquoso de Cinnamomum zeylanicum (canela) como agente redutor e estabilizante e ácido cítrico, como agente reticulante para obtenção e caracterização da membrana de hidrogel PVAEXT-NPsAg, para aplicação no tratamento de feridas cutâneas. A biossíntese in situ de NPsAg na presença de PVA, foi confirmada por espectroscopia UV-vis, a partir da banda RPS observada em 423 nm. O estudo cinético da biossíntese in situ das NPsAg a 23 °C mostrou que esta segue uma cinética de primeira ordem, com k= 0,017min-1. A reticulação do PVA com ácido cítrico 2%, foi confirmada por FTIR, a partir da formação da ligação éster, em 1713 cm-1. O estudo termogravimétrico mostrou maior estabilidade térmica das membranas PVAEXT-NPsAg se comparada ao PVA puro. O mapeamento MEV-EDS revelou a presença de agregados de NPsAg distribuídos ao longo da superfície da membrana. O valor médio do diâmetro das NPsAg das membranas PVAEXTNPsAg a 0,04, 0,06 e 0,1, foi de 12 nm, 11 nm e 9 nm, respectivamente. O estudo do intumescimento da membrana PVAEXT-NPsAg em água destilada a 23 °C revelou um grau de intumescimento no equilíbrio de 130 %. O ajuste dos dados à equação de Fick, mostraram um valor de constante difusional n ≤ 0,5, e constante de proporcionalidade k=0,509. O estudo cinético do intumescimento da membrana PVAEXT-NPsAg, em água destilada a 23°C foi ajustado a uma cinética de primeira ordem, utilizando o modelo de Lagergren. O ajuste linear forneceu o valor de k= 0,117 min-1. Para o estudo da liberação de NPsAg foi construída uma curva analítica de calibração, que obteve a equação da reta por regressão linear R2= 0,95. O estudo cinético e termodinâmico de liberação das NPsAg foi realizado em água destilada a 37 °C e 40 °C. O estudo cinético de liberação de NPsAg para ambas as temperaturas foi ajustado a uma cinética de primeira ordem. A constante de velocidade foi k= 0,00209 min-1 em 37 °C e k= 0,0742 min-1 em 40 °C. A energia de ativação determinada a partir da equação de Arrhenius foi de 959,87 kJ/mol. O estudo termodinâmico foi realizado a partir da equação de Eyring Polanyi e mostrou que o sistema de liberação não é espontâneo, com valores de G0≠= 91,93 kJ/mol a 37 ºC e G0≠= 83,55 kJ/mol a 40 ºC. O sistema de liberação é endotérmico com entalpia de 957,28 kJ/mol. A variação de entropia revela uma desordem, do sistema, sendo S0≠= 2,76 kJ/mol*K a 37 ºC e S0≠= 2,76 kJ/mol*K a 40 ºC. O estudo da atividade antimicrobiana mostrou que a membrana PVAEXT-NPsAg é eficaz tanto para a bactéria Staphylococcus aureus como para a bactéria Escherichia coli. A ação antimicrobiana foi eficaz a partir da concentração de 0,02 mol/L de AgNO3. O ensaio de citotoxicidade da membrana PVAEXT-NPsAg, contra linhagens celulares de ovário de hamster chinês (CHO-K1, ATCC CCL 61, American Type Culture Collection) mostrou que a viabilidade celular se manteve > 90%, para todas as concentrações de extratos estudadas, sendo a membrana PVAEXT-NPsAg considerada não citotóxica.
Abstract: The aim of the present thesis was to study the biosynthesis of silver nanoparticles reduction (AgNPs) in situ in the presence of polyvinyl alcohol (PVA), using aqueous extract of Cinnamomum zeylanicum (cinnamon) as reducing and stabilizer agent and citric acid, as crosslinking agent in order to obtain and characterize the PVAEXT-AgNPs hydrogel membrane, for application in the treatment of cutaneous wounds. In situ biosynthesis of AgNPs in the presence of PVA was confirmed by UV-vis spectroscopy from the RPS band observed at 423 nm. The kinetic study of the in situ biosynthesis of AgNPs at 23 °C showed that this follows a first order kinetics, with k=0.0021 min-1. The thermogravimetric study showed higher thermal stability of PVAEXT-AgNPs membranes compared to pure PVA. The MEV-EDS mapping of the PVAEXT-AgNPs membrane revealed the presence of AgNPs aggregates distributed along the membrane surface. The middle value diameter of nanoparticles of PVAEXT-AgNPs membranes was 0.04, 0.06 e 0.1, was 12 nm, 11 nm e 9 nm, respectively. The study of PVAEXT-AgNPs membrane swelling in distilled water at 23 °C revealed a degree of swelling at equilibrium of 130%. The swelling values adjusted to the beginning of the process, at temperature of 23 °C, by the equation of Fick, difusional n ≤ 0.5 constant presented, and proportionality constant k = 0.509. The kinetic study of PVAEXT-AgNPs membrane swelling process in distilled water, in the first few minutes, at 23 °C was adjusted to a first-order kinetics, using the model of Lagergren. The linear adjustment provided the value k = 0.117 min-1. For the study of AgNPs release was built an analytical calibration curve, linear regression R2 = 0.95. The kinetic and thermodynamic study of AgNPs release was carried out in distilled water a 37 °C e 40 °C. The kinetic study of AgNPs release at both temperatures was adjusted to a first order kinetics. The rate constant was k= 0.00209 min-1 at 37 °C and k= 0.0742 min- 1 at 40 °C. The activation energy was determined from the Arrhenius equation of 959.87 kJ/mol. The thermodynamic study was performed from the Eyring equation and presented the non-linear release system, with values of G0≠=91.93 kJ/mol at 37 ºC and G0≠=83.55 kJ/mol at 40 ºC. The release system is endothermic with enthalpy of 957.28 kJ/mol. The entropy change reveals a slight increase in the disorder, with S0≠= 2.76 kJ/mol*K at 37 °C and S0≠=2.76 kJ/mol*K at 40 °C. The study of antimicrobial activity showed that the PVAEXT-AgNPs membrane is effective for both bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The antimicrobial action was effective from the concentration of 0.02 mol/L AgNO3. The PVAEXT-NPsAg membrane cytotoxicity assay against chinese hamster ovary cell lines (CHO-K1, ATCC CCL 61, American Type Culture Collection) showed that cell viability remained > 90% for all concentrations of extracts studied, being the PVAEXT-AgNPs membrane considered non-cytotoxic.
Palavras-chave: Biossíntese in situ
nanopartículas de prata
Poli (álcool vinílico)
Cinnamomum zeylanicum
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALÚRGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IFQ - Instituto de Física e Química
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Materiais para a Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2427
Data do documento: 27-Jun-2018
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