5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.11. Proteção ultravioleta
Com o objetivo de avaliar o substrato de soja, para futuras aplicações como têxtil técnico de proteção, foi avaliado o fator de proteção ultravioleta, utilizando a norma AS/NZS 4399:1996 – Sun protection clothing – Evaluation and classification, conforme tabela 12.
De acordo com a tabela 12 pode-se observar que a amostra sem tratamento possui UPF médio de 7,26, ou seja, deixa ultrapassar 21,3% da radiação UVA e 12,3% da radiação UVB, bloqueando apenas 78,7% da UVA e 87,7% da UVB, sendo classificada com um baixo fator de proteção de +5 e apresentando um elevado valor de erro padrão de 3,81. Já com relação a amostra tratada com NPAu, pode-se verificar na tabela 12, que o UPF médio foi de 115,5, deixando ultrapassar apenas 0,6% da radiação UVA e 0,8% da radiação UVB, bloqueando 99,4% da UVA e 99,2% da UVB, sendo classificada com um fator de proteção considerado excelente de +50 e erro padrão igual a zero.
Trabalho semelhante com nanopartículas de ouro foi desenvolvido por Zheng et al., (2013), onde avaliaram a proteção ultra-violeta de algodão e seda revestidos com nanobastões de ouro e conseguiram classificação de muito boa a excelente, e baixos valores de % transmitância de radiação UVA e UVB, comprovando a eficácia no tratamento.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 70 75 80 85 90 95 100 105 110 833 2915 1018 % T ra n smi tâ n ci a Comprimento de onda (cm-1) 2915 3270 Soja, Quit. e Au
65
Tabela 12: Proteção ultravioleta do substrato sem tratamento e após tratamento com NPAu.
Amostras UPF médio Erro
padrão Classificação UPF
Média UVA (%)
Média UVB (%)
Sem tratamento 7,26 3,81 +5 21,3 12,3
Tratada com NPAu 115,5 0 +50 0,6 0,8
Fonte: Autoria própria, 2015.
5.12. Solidez a Lavagem
Os substratos de soja foram submetidos a teste de solidez a lavagem com 5 ciclos de lavagens com objetivo de verificar a durabilidade da adsorção nanopartículas/ fibras. Os ensaios foram realizados conforme explicado na seção 4.2.12 e os resultados estão ilustrados no gráfico 15.
Gráfico 15: Espectroscopia de refletância difusa das lavagens.
400 450 500 550 600 650 700 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 Sem lavar 1 Lavagem 2 Lavagens 3 Lavagens 4 Lavagens 5 Lavagens K/ S Comprimento de onda (nm)
Fonte: Autória própria, 2014.
Conforme mostrado no gráfico 17, pode-se verificar que a variação de força colorística (K/S) foi pequena quando comparada com as amostras sem lavar. Com escala cinza em torno de 4/5 (amostra de 1 e 2 lavagens) e 3/4 (amostras 3, 4 e 5 lavagens).
66 Foi verificado também os valores de K/S, no comprimento de onda de maior pico (540nm) da amostra antes de lavar e após lavagem, conforme mostrado na tabela 13, evidencia que a força colorista diminui à medida que a são realizadas as lavagens.
Tabela 13: K/S em função das lavagens
Fonte: autoria própria, 2015.
Foi analisado também o MEV do material após 5 ciclos de lavagens, o equivalente a 25 lavagens domésticas, com o objetivo de verificar a solidez das NPAu na superfície do substrato, conforme Imagem 17 (a) e (b). De acordo com as imagens antes e após lavagens pode-se verificar que após os 5 ciclos de lavagens observa-se uma diminuição no número de nanopartículas na superfície, porém não de forma tão significativa, uma vez que na escala cinza o valor está em aproximadamente 3/4, o que evidencia um alto nível de fixação das partículas com a fibra de soja, valor equivalente a tingimentos com boa solidez, como por exemplo cores escuras do processo reativo.
Além da análise visual, foi avaliado também a variação de cor da amostra antes de lavar e da amostra após 5 ciclos de lavagens, evidenciando uma variação de cor ΔE = 5,64 e desvio padrão de 1,88, evidenciando uma variação que pode ser visualizada a olho nu.
Amostra
K/S
Sem lavar
1,4914
1 Lavagem
1,0811
2 Lavagens
0,8589
3 Lavagens
0,7948
4 Lavagens
0,7899
5 Lavagens
0,7069
67
Imagem 17: (a) MEV do substrato funcionalizado sem lavar (b) MEV do substrato funcionalizado com NPAu após 5 ciclos de lavagens (2000x).
Fonte: Autoria própria, 2014.
5.13. Propriedade antimicrobiana
Após funcionalização da malha de soja com nanopartículas de ouro, foi realizada a análise microbiológica em contato com as bactérias Staphylococcus aureus (gram-positiva), que segundo a agência nacional de vigilância sanitária – ANVISA, está constantemente associada a infecções domiciliares e hospitalares no Brasil, tendo como principal infecção doenças de pele. Além disso, pesquisas demonstram que 40 a 80% dessas bactérias possuem resistência à meticilina principalmente em unidades de terapia intensivas - UTI´s.
Outra bactéria escolhida para análise foi a Klebsiella pneumoniae (gram-negativa), que pode causar pneumonia embora seja mais comum em infecções hospitalares, afetando principalmente o aparelho urinário e feridas na pele, e tendo desenvolvido resistência a diversos antibióticos.
Na tabela 14 pode-se verificar a análise bactericida da malha de soja impregnada com NPAu e colocada em contato com colônias das bactérias St. Aureus e K. pneumoniae.
68
Tabela 14: Eficiência antibacteriana das fibras de soja sem tratamento e tratada com NPAu.
Staphylococcus aureus - 0h
Staphylococcus aureus - 24h
Amostras U0 Uf %R Amostras U0 Uf %R
ST 2,59E+04 2,59E+04 0,00% ST 2,33E+08 2,33E+08 0,00%
AU A 2,59E+04 2,75E+03 89,38% AU A 2,33E+08 4,15E+06 98,22%
AU B 2,59E+04 1,31E+04 49,49% AU B 2,33E+08 2,66E+07 88,55%
Klebsiella pneumoniae - 0h
Klebsiella pneumoniae - 24h
Amostras U0 Uf %R Amostras U0 Uf %R
ST 5,80E+03 5,80E+03 0,00% ST 2,07E+08 2,07E+08 0,00%
AU A 5,80E+03 1,50E+03 74,14% AU A 2,07E+08 7,33E+06 96,45%
AU B 5,80E+03 3,20E+03 44,83% AU B 2,07E+08 9,67E+07 53,23%
Fonte: Autória própria, 2015.
Para a bactéria staphylococcus aureus foi avaliada a inibição a 0 hora e após 24 horas, e após as análises se verifica que o melhor resultado foi da amostra AU A que possuía a maior concentração de nanopartículas de ouro, conforme maior resultado de força colorística e com 20% de quitosana SPM, apresentando 89,38% (0 hora) e 98,22% após 24 horas, já a amostra AU B, com (com 10% de quitosana SPM) se verifica uma inibição de 49,49% (0 hora) e 88,55% após 24 horas, o que comprova que quanto maior a concentração de NPAu e quitosana, melhor o resultado de inibição. Para as bactérias do tipo gram-negativa (Klebsiella pneumoniae) que faz parte da família, das “super bactérias” se verifica o mesmo comportamento, com melhor resultado de inibição em AU A com 74,14% e 96,45%, seguida de AU B, com 44,83% e 53,23%.
Acredita-se que a propriedade bactericida das nanopartículas de ouro se dá devido alteração estrutural da membrana celular da bactéria, devido à forte ligação entre as NPAu e grupos doadores de elétrons das bactérias que é composto de enxofre, oxigênio ou grupos de nitrogênio. As NPAu penetram as paredes celulares dos micro-organismos inibindo o seu crescimento (BALASUBRAMANIAN, 2014).
5.14. Fluorescência de raios X – FRX
Os teores de ouro sintetizado pelo método citrato de sódio e demais componentes químicos, como: carbono, hidrogênio e demais foram determinados por fluorescência de raios X e os resultados estão apresentados na Tabela 15.
Os resultados foram avaliados através de análise da camada 1 (mais profundo) e camada 2 (superficial). Na camada 1 da fibra de soja sem tratamento, observa apenas C3H6,
69 com 100%, já na camada 2 da fibra, se observa apenas elementos residuais, o mesmo acontece na amostra tratada com quitosana, evidenciando apenas o C3H6, devido a limitação
do aparelho, não aparece os grupos do nitrogênio e oxigênio presentes na composição química da quitosana. Já na amostra tratada com NPAu na camada 2 aparece 70,37% de ouro e 29,63% dos demais componentes minerais. Conforme resultados se verificar que o FRX não foi eficaz para análise da composição química da fibra de soja, mas ajudou a verificar uma grande concentração de ouro na superfície do substrato.
Tabela 15: Composição química dos substratos sem tratamento, funcionalizado com quitosana e funcionalização com quitosana e nanopartículas de ouro
Camada 1 camada 2 Amostras Au (%) C3H6 (%) Demais (%) Au (%) C3H6 (%) Demais (%) Soja 0 100 0 0 0 100
Soja com quitosana 0 100 0 0 0 100
Soja com quitosana e ouro 0 100 0 70,37 0 29,63
70
6. CONCLUSÃO
O processo de exaustão do substrato de soja com nanopartículas de ouro só foi possível devido a utilização da quitosana, que foi responsável por alterar a carga superficial da fibra de soja de levemente negativa para positiva, criando um meio para que ocorresse a ligação com as partículas anisotrópicas de ouro que possuem carga negativa.
O processo de síntese química com citrato de sódio, foi satisfatório para a obtenção de nanopartículas de ouro, como comprovado no tamanho médio de aproximadamente 34,6 nm, além da geração de pico característico com comprimento de ressonância de plasmon em torno de 530 nm.
Durante o processo de síntese química, foi observada a geração de soluções coloidais de coloração vermelha e lilás, evidenciando a geração de nanopartículas, bem como pode-se observar também a geração do processo de aglomeração das nanopartículas.
A solução coloidal de nanopartículas de ouro apresentou carga superficial negativa, devido a nuvem eletrônica gerada através do fenômeno da ressonância de plasmon e boa estabilidade, conforme registrado no potencial zeta, que apresentou valor de aproximadamente -36,12.
O processo de imobilização das nanopartículas no substrato de soja apresentou coloração lilás, confirmando a montagem das NPAu na superfície do mesmo, que pode ser observado no MEV/EDS, DRX e espectrofotometria de refletância difusa.
No estudo do planejamento fatorial completo a 95% de confiança para a distribuição t student, foi verificado que o fator estatisticamente significativo para o processo de exaustão foi a concentração de ouro, conforme equação do modelo empírico, com pequena influência da temperatura (a uma confiança menor) e que o tempo não teve influência no processo. Observou-se também, de acordo com a tabela Anova, que o coeficiente de determinação do modelo estudado foi satisfatório com R2 = 0,90272 aproximadamente.
No teste de solidez a lavagem do substrato funcionalizado, observa-se que após 5 ciclos de lavagem, parte das NPAu ainda continuam na superfície da soja, de acordo com dados observados pela escala cinza (3/4 – boa estabilidade) e valores de força colorística.
Observando as soluções coloidais antes e após exaustão, pode-se verificar que houve exaustão de aproximadamente 92,3% das nanopartículas de ouro na superfície da malha de soja o que comprova que o efluente gerado, apresentou baixos valores de absorbância (0,081 aproximadamente), bem próximo da água.
O teste de fluorescência de raios x não mostra a composição química da fibra de soja, e soja tratada com quitosana, devido limitações do aparelho, porém evidência a presença de mais de 70% de ouro na superfície do substrato, comparando a eficiência de montagem do nanomaterial.
71 Por fim, é vale mencionar a grande dificuldade de reprodução dos métodos analíticos de síntese encontrados na literatura, como também a reprodução de uma mesma coloração de coloide de NPAu, o que comprova a grande instabilidade durante o processo experimental.
72
7. TRABALHOS FUTUROS
Realizar estudo cinético das nanopartículas de ouro.
Desenvolver uma membrana de quitosana dopada com nanopartículas de ouro. Estudar os efeitos do tamanho de partícula, ressonância de plasmon e morfologia em função de propriedades biomédicas.
Desenvolver um planejamento experimental incluindo a concentração do polieletrólito como um dos fatores.
Fazer a caracterização do efluente gerado após processo de exaustão.
Estudar a melhor forma para encontrar a concentração de ouro dentro da solução coloidal, após síntese de forma experimental.
Utilização de outros substratos como material suporte para as NPAu. Reutilização do ouro presente no efluente.
Estudar o XPS para avaliar os tipos de ligações que ocorrem com o Au. Verificar a propriedade condutora do substrato tratado com NPAu. Melhorar a adesão das nanopartículas de ouro com o substrato.
73
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