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7/23/2019 Artigo Prata

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Estudos Tecnolgicos em Engenharia, vol. 9, n. 1, p. 20-26, jan/jun 2013 21

Fabiana Sedina Antunes, Nicolle DalAcqua, Carlos Prez Bergmann, Marcelo Giovanela

Introduo

Uma das grandes descobertas da Nanotec-nologia foi o fato de que, em cada tamanho,um mesmo material pode apresentar caracte-rsticas fsicas e qumicas completamente dis-tintas (Alivisatos, 1997).

A utilizao de materiais nanoestruturadosest cada vez mais difundida na indstria bra-sileira. Percebe-se um grande interesse na uti-lizao de nanopartculas de prata (NPs Ag),devido s suas propriedades notveis como boa

condutividade, elevado efeito cataltico, alta reasuperficial e excelente atividade antimicrobiana.As NPs Ag podem ser utilizadas para reduzirinfeces, prevenir a colonizao bacteriana emsuperfcies de prtese, em cateteres e materiaisodontolgicos, bem como na indstria de ali-mentos, no tratamento de gua e na fabricaode tintas antibactrias (Guzmn et al., 2009).

O efeito antimicrobiano da prata reconhe-cido h muito anos. Na antiguidade, a mesmaera utilizada no tratamento de queimaduras ecomo agente quimioterpico contra patologias

provocadas por bactrias, como a Staphylococ-cus aureus. Aps a descoberta da penicilina, ouso da prata como agente bactericida dimi-nuiu consideravelmente. Porm, com a sele-o de cepas resistentes a antibiticos, a pratavoltou a despertar interesse na comunidadecientfica em virtude do desenvolvimento denovos antimicrobianos (Chopra, 2007).

As solues coloidais de NPs Ag, devido alta relao rea por volume, apresentam pro-priedades antimicrobianas contra diversos ti-pos de micro-organismos, tais como bactrias

Gram-positivas e Gram-negativas, fungos e v-rus. A Medicina tem demonstrado que a pra-

ta aniquila mais de 650 agentes patognicose no cria resistncia (Petica et al., 2008). Issoacontece porque, ao entrarem em contato coma membrana celular desses micro-organismos,as NPs Ag causam danos no processo de respi-rao celular e permeabilidade. Alm disso, asNPs Ag ligam-se ao enxofre e ao fsforo pre-sentes no DNA, impedindo a diviso celular(Morones et al., 2005; Levin et al., 2009).

Novos mtodos de produo de NPs Ag tmsurgido, sendo os principais baseados na redu-o qumica de sais de prata em meio aquoso.

As NPs Ag tm sido sintetizadas tambm utili-zando mtodos eletroqumicos, decomposiotrmica, ablao a laser, irradiao por micro-ondas, processos de micelas reversas, dentreoutros (Jian et al., 2004; Yin et al., 2004).

Devido s nanopartculas serem muitopequenas e termodinamicamente instveis,torna-se necessrio estabiliz-las mediante aadio de reagentes protetores ou com umamatriz polimrica. A estabilizao eletrostti-ca ocorre atravs de espcies carregadas, comoctions e nions, que se adsorvem superfcie

das nanopartculas. J a estrica, ocorre atravsdo uso de grupos volumosos (Aiken e Finke,1999). Alm disso, a escolha adequada do ma-terial de proteo tambm pode fornecer umabarreira para neutralizar a atrao entre as na-nopartculas, devido interao das foras devan der Waals (Fonseca, 2005), evitando que asmesmas se aglomerem.

Hoje em dia, a indstria est procurandonovos produtos para competir no mercado.No entanto, as NPs Ag disponveis so carase limitadas. Assim, faz-se necessrio o desen-

volvimento de processos de baixo custo paraa produo de NPs Ag que sero utilizadas na

No geral, os espectros de UV-Vis das solues coloidaisde NPs Ag (18 ppm e 1000 ppm, respectivamente) fo-ram muito similares entre si, evidenciando a presenade uma nica banda centrada em aproximadamente400 nm, que indicativo de NPs com formato esfrico.

Esse resultado foi corroborado pelas anlises de METque mostraram NPs Ag com tamanhos mdios de 7,3 4,3 nm (soluo coloidal de 18 ppm) e de 15,2 7,4nm (soluo coloidal de 1000 ppm). Os antibiogramas,por sua vez, revelaram que apenas a soluo coloidalde 1000 ppm apresentou atividade antimicrobiana emrelao s duas bactrias testadas.

Palavras-chave: Nanotecnologia, nanopartculas deprata, agentes antimicrobianos.

NPs (18 ppm and 1000 ppm, respectively) were verysimilar to each other, indicating the presence of a singleband centered at approximately 400 nm, which is in-dicative of NPs with spherical shape. This result wascorroborated by TEM analysis which showed Ag NPs

with average sizes of 7.3 4.3 nm (colloidal solutionof 18 ppm) and 15.2 7.4 nm (colloidal solution 1000ppm). The antibiograms, in turn, revealed that only thecolloidal solution of 1000 ppm showed antimicrobialactivity against the two bacterial strains tested.

Key words: Nanotecnology, silver nanoparticles,antimicrobial agents.


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Sntese, caracterizao e aplicao de nanopartculas de prata como agentes antimicrobianos

formulao de novos tipos de materiais bacte-ricidas (Kim et al., 2007; Pinto et al., 2010).

Nesse contexto, este trabalho teve por objetivosintetizar NPs Ag pelo mtodo da reduo qumi-ca, bem como caracterizar as mesmas utilizando

as tcnicas de espectroscopia de absoro mole-cular na regio do ultravioleta e visvel (UV-Vis)e microscopia eletrnica de transmisso (MET),alm de avaliar sua eficincia antimicrobianafrente a bactrias Gram-negativas (Escherichia coli)e Gram-positivas (Staphylococcus aureus).

Experimental

Materiais

Todos os reagentes qumicos utilizados

neste trabalho foram de grau analtico. Ni-trato de prata (AgNO3) e boroidreto de sdio(NaBH4) foram adquiridos da Merck. Citratode sdio tribsico dihidratado (Na3C6H5O7 .2H2O) foi adquirido da Sigma-Aldrich. As so-lues aquosas foram preparadas com guadeionizada (18,2 M/cm), obtida a partir deum sistema Milli-Q (Millipore).

Sntese das nanopartculas de prata(NPs Ag)

As NPs Ag foram preparadas atravs da re-duo qumica de ons prata por NaBH4e esta-bilizadas com citrato de sdio tribsico dihidra-tado. Esse procedimento foi baseado no mtododescrito por Jana et al. (2001). O processo de pre-parao das NPs Ag pode ser descrito como se-gue: inicialmente, 50 mL de AgNO30,25 mmol/Lforam adicionados a 50 mL de Na3C6H5O7 .2H2O 0,25 mmol/L por 30 s, sob agitao mag-ntica vigorosa e ao abrigo da luz, a 23 2,0 C.Imediatamente aps a mistura dessas duas so-lues, adicionou-se uma alquota de 3 mL de

NaBH4 1,00 mmol/L. Em seguida, a agitao foimantida por mais 1 min e a soluo resultante(de tonalidade amarelo-ouro) foi imediatamentearmazenada em frasco mbar e ao abrigo da luz,at o momento das anlises. A concentrao des-sa soluo coloidal, em termos de NPs Ag, deaproximadamente 18 ppm.

Alm disso, foi utilizada uma soluo deNPs Ag fornecida pela empresa TNS (Floria-npolis, SC) com concentrao de 1000 ppm. Asntese dessas NPs Ag foi realizada de maneiraanloga descrita anteriormente, alterando-se

apenas a concentrao e o volume das solu-es utilizadas.

Caracterizao das NPs Ag

Os espectros de absoro molecular na re-gio do UV-Vis das solues contendo as NPsAg foram registrados em um espectrofotme-

tro Thermo Scientific EVOLUTION 60, na fai-xa de comprimento de onda situada entre 250e 650 nm, utilizando-se uma cubeta de quarode caminho ptico de 10 mm.

As imagens de MET foram obtidas em ummicroscpio Jeol JEM 1200 EXII, operandocom uma tenso de 80 kV. As amostras forampreparadas depositando-se 10 gotas da solu-o de NPs Ag em um filme de carbono amor-fo (com 3,0 5,0 nm de espessura), sustentadoem uma grade de cobre com 3,0 mm de di-metro. O trmino da preparao da amostra

ocorreu pela evaporao total do solvente. Oshistogramas de distribuio de tamanho departcula foram ento estimados, utilizando-seo softwareImage J.

Avaliao da atividadeantimicrobiana

A avaliao da atividade antimicrobianadas NPs Ag foi realizada com base no mtodode antibiograma qualitativo contra cepas deEscherichia coli (ATCC 25922) e Staphylococcus

aureus (ATCC 25923) no Laboratrio de Anli-ses e Pesquisas em Alimentos (LAPA) da Uni-versidade de Caxias do Sul.

Um mtodo adequado para avaliar a eficin-cia de um agente antimicrobiano consiste em me-dir o tamanho relativo zona de inibio (ZOI)ao redor do agente testado. Um inculo padrode cada micro-organismo foi inicialmente es-fregado pelo mtodo de Spread Plate sobre asuperfcie de uma placa de Petri com o meio decultura Mueller-Hinton, onde foram colocadospapis-filtro estreis impregnados com as NPs

Ag. Em seguida, as placas foram incubadas por48 h e a 37 C em uma estufa bacteriolgica, e asZOI formadas ao redor dos papis-filtro foramento medidas (Valskov et al., 2010).

Resultados e discusso

Caracterizao das NPs Ag

Espectroscopia de absoro molecular na regiodo UV-Vis

A Figura 1 mostra o aspecto visual das solues

coloidais de NPs Ag deste trabalho, nas concentra-es de 18 ppm e 1000 ppm, respectivamente.


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Como pode ser constatado, a cor das so-lues muito diferente, uma vez que a con-centrao de NPs Ag varia drasticamente deum sistema para outro. Para registrar o es-pectro de UV-Vis dessas solues foi neces-srio diluir apenas aquela de maior concen-trao para que banda de mxima absoropermanecesse dentro da faixa de linearidadedo espectrofotmetro.

Na Figura 2 podem ser observados os espec-tros de UV-Vis das solues coloidais de NPsAg de 18 ppm e 1000 ppm (diluio de 100 ve-zes). O comprimento de onda de mxima ab-soro (max) para as NPs Ag nos dois sistemas

est centrado em aproximadamente 400 nm, oque indica a presena de NPs Ag com formatoesfrico (Noguez, 2007; Pinto et al., 2010).

De acordo com a literatura, o aumento notamanho das NPs resulta em um deslocamen-to da banda plasmnicapara regies de maiorcomprimento de onda, o que significa que ostamanhos das NPs Ag na soluo coloidal de18 ppm so relativamente menores do queaqueles na de 1000 ppm (Song e Kim, 2009). Deacordo com a teoria de Mie, apenas uma nicabanda plasmnica esperada no espectro de

absoro de NPs esfricas, enquanto NPs ani-sotrpicas podem dar origem a duas ou maisbandas,dependendo do formato das mesmas(Klabunde, 2001).

Microscopia eletrnica de transmisso (MET)As Figuras 3 e 4 apresentam, respectiva-

mente, as imagens de MET das solues coloi-dais de NPs Ag de 18 ppm e 1000 ppm, nasquais podem ser observadas NPs de formatoesfrico. Esses resultados so corroboradospela anlise de UV-Vis, conforme j foi discu-tido anteriormente.

Os histogramas de distribuio do tama-nho das NPs, por sua vez, podem ser visua-lizados nas Figuras 5 e 6. O dimetro mdio

Figura 1.Aspecto visual das solues coloidaisde NPs Ag de 18 ppm e 1000 ppm.Figure 1.Visual appearance of Ag NPs colloi-dal solutions of 18 ppm and 1000 ppm.

Figura 2.Espectros de UV-Vis das solues coloidais de NPsAg de 18 ppm e de 1000 ppm (diluio de 100 vezes).

Figure 2.UV-Vis spectra of Ag NPs colloidal solutions of 18ppm and 1000 ppm (dilution of 100 times).


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Figura 6.Histograma de distribuio do tama-nho das NPs Ag obtidas a partir da imagem deMET da soluo coloidal de 1000 ppm.Figure 6.Particle size distribution histogramof Ag NPs colloidal solution of 1000 ppm ob-

tained from TEM image.

Figura 3.Imagem de MET da soluo coloidalde NPs Ag de 18 ppm.Figure 3.TEM image of Ag NPs colloidal solu-tion of 18 ppm.

Figura 4.Imagem de MET da soluo coloidalde NPs Ag de 1000 ppm.Figure 4.TEM image of Ag NPs colloidal solu-tion of 1000 ppm.

Figura 5.Histograma de distribuio do tama-nho das NPs Ag obtidas a partir da imagem deMET da soluo coloidal de 18 ppm.Figure 5.Particle size distribution histogramof Ag NPs colloidal solution of 18 ppm obtai-

ned from TEM image.

das NPs Ag nas solues coloidais de 18 ppme 1000 ppm foram de aproximadamente 7,32 4,3 nm e 15,2 7,4 nm, respectivamente. Osmax observados nos espectros de UV-Vis daFigura 2 j demonstravam esse aumento do ta-manho de partcula para as NPs Ag da soluocoloidal de 1000 ppm, uma vez que a bandaplasmnica j estava deslocada para a regio

de maior comprimento de onda (Song e Kim,2009; Pinto et al., 2010).

Avaliao da atividade

antimicrobiana das NPs Ag

As Figuras 7 e 8 mostram as ZOI formadasaps a realizao dos ensaios com as NPs Agda soluo coloidal de 1000 ppm contra cepasde Escherichia coli (ATCC 25922) e Staphylococ-cus aureus(ATCC 25923), respectivamente.

Como pode ser observado, existem zonasclaras bem definidas ao redor dos papis-


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das primeiras, que acaba dificultando a entra-da e consequentemente a difuso das NPs Agpara o interior desses micro-organismos (Du-rn et al., 2010). A baixa concentrao de NPsAg na soluo coloidal de 18 ppm tambm

pode ter contribudo significativamente para oresultado obtido nesse ensaio.

Concluses

Neste trabalho foram sintetizadas so-lues coloidais de NPs Ag pelo mtodode reduo qumica, utilizando nitrato deprata e boroidreto de sdio na presena decitrato de sdio tribsico dihidratado. Assolues obtidas foram caracterizadas pe-las tcnicas de UV-Vis e MET, e a eficincia

antimicrobiana dessas NPs foi igualmenteavaliada frente a bactrias Gram-positivase Gram-negativas.

No geral, os espectros de UV-Vis das solu-es coloidais de NPs Ag (18 ppm e 1000 ppm,respectivamente) foram muito similares en-tre si, evidenciando a presena de uma nicabanda centrada em aproximadamente 400 nm,que indicativo de NPs com formato esfrico.Esse resultado foi corroborado pelas anlisesde MET que mostraram NPs Ag com tama-nhos mdios de 7,3 4,3 nm (soluo coloidal

de 18 ppm) e de 15,2 7,4 nm (soluo coloidalde 1000 ppm), respectivamente.Com relao aos ensaios microbiolgi-

cos, os antibiogramas revelaram que apenasa soluo coloidal de 1000 ppm apresentouatividade antimicrobiana em relao s duasbactrias testadas (Escherichia coli eStaphylo-coccus aureus). As NPs Ag da soluo coloidalde 18 ppm, por outro lado, no apresenta-ram atividade antimicrobiana. A baixa con-centrao de NPs Ag nessa soluo coloidalpode ter contribudo significativamente paraesse resultado.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Centro de Micros-copia Eletrnica da UFRGS pelo apoio recebidoe ao Laboratrio de Anlise e Pesquisa em Ali-mentos da UCS pelos ensaios microbiolgicos.

Referncias

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filtro, onde as solues coloidais de NPs Agforam impregnadas. Alm disso, o dimetromdio da ZOI foi da ordem de 15 mm para aEscherichia colie de 25 mm para a Staphylococ-cus aureus. As NPs Ag da soluo coloidal de18 ppm, por outro lado, no apresentaram ati-vidade antimicrobiana.

Em geral, as bactrias Gram-negativas sogeralmente mais resistentes a agentes antimi-

crobianos do que as bactrias Gram-positivas,devido complexidade da membrana celular

Figura 8. Teste de difuso no meio Mueller-Hinton utilizando cepas Staphylococcus aureus(ATCC 25923).Figure 8. Diffusion test in Mueller-Hintonmedium using strains of Staphylococcus aureus

(ATCC 25923).

Figura 7. Teste de difuso no meio Mueller-Hinton utilizando cepas de Escherichia coli(ATCC 25922).Figure 7. Diffusion test in Mueller-Hinton mediumusing strains of Escherichia coli (ATCC 25923).


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Submetido: 07/08/2013Aceito: 21/08/2013

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