Síntese verde de nanopartículas de prata e ouro e sua aplicação na determinação de mercúrio

Síntese verde de nanopartículas de prata e ouro e sua aplicação na determinação de mercúrio

Author Lopes, Carla Regina Borges Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Courrol, Lilia Coronato Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Química - Ciência e Tecnologia da Sustentabilidade
Abstract Metal nanoparticles (MNP) has attracted great interest from the scientific community in recent years due to its large number of applications in various areas of science. In the environmental area, they stand out as an alternative to the traditional methods of quantification of pollutants, among them potentially toxic metals, such as mercury (Hg), which at high concentrations can cause damage to the brain, heart, kidneys, lungs and the immune system from human beings. The techniques traditionally used for the synthesis of metallic nanoparticles, involve the use of toxic chemical reagents, increasing the search for safer methods, among them, the green synthesis process has shown a sustainable alternative, it aims to use biological organisms to replace chemical reagents. In this project were synthesized spherical nanoparticles of silver (AgNP) and gold (AuNP) with average diameters between 10 and 50nm approximately. As reducing agents of the metallic ions and to avoid the aggregation of particles, the amino acid L-tryptophan (TrpAgNP/TrpAuNP) combined with exposure to the xenon lamp in a photoreduction process, or the aqueous extract obtained from leaves of Mimusops coriacea (McAgNP/McAuNP), plant of African origin with abundant presence on the coast of São Paulo, known as Abricó-de-Praia. Synthesized nanoparticles were characterized by different techniques, such as UV-vis optical absorption; emission (fluorescence); infrared (FTIR); transmission electron microscopy (TEM); dynamic light scattering (DLS) and zeta potential. Variations in the pH of the medium, concentration of the reagents and time of exposure to the lamp, were applied, aiming to optimize the synthesis processes, considering ideals that resulted in spherical nanoparticles with good stability, considering various parameters, such as: reagents and energy savings; lower cost; speed and yield. The synthesized nanoparticles have been tested for their potential for the detection and quantification of mercury in aqueous solution, through changes in the Superficial Plasmon of Resonance (SPR), with consequent alteration in the band of UV-vis optical absorption in the presence of different metal concentrations. The McAgNP presented the best result, with detection limit (LOD) from 6,5ng. mL -1, and quantification (LOQ) of 21,7ng. mL-1, showing high potential for the development of a simple and easy-to-operate method for the quantification of mercury. All the stages of this work were carried out so that the AgNPs/AuNPs obtained by these routes consisted of a material of interest in the development of new nanotechnological products with sustainable bases. The synthesis processes presented high reproducibility and are in accordance with the principles of green chemistry and sustainability, presenting as a low-cost alternative and biocompatible in the synthesis of AgNPs/AuNPs.

Nanopartículas metálicas (NPM) tem despertado grande interesse da comunidade científica nos últimos anos, devido ao seu grande número de aplicações em diversas áreas da ciência. Na área ambiental, se destacam como uma alternativa aos métodos tradicionais de quantificação de poluentes, entre eles metais potencialmente tóxicos, como o mercúrio (Hg), que em altas concentrações pode causar danos ao cérebro, coração, rins, pulmões e o sistema imune dos seres humanos. As técnicas tradicionalmente utilizadas para a síntese de nanopartículas metálicas, envolvem o uso de reagentes químicos tóxicos, ascendendo à busca por métodos mais seguros, entre eles, o processo de síntese verde tem se mostrado uma alternativa sustentável, pois visa a utilização de organismos biológicos em substituição aos reagentes químicos. No presente projeto foram sintetizadas nanopartículas esféricas de prata (AgNP) e ouro (AuNP) com diâmetros médios entre 10 e 50nm aproximadamente. Como agentes redutores dos íons metálicos e para evitar a agregação das partículas, foram utilizados o aminoácido L-Triptofano (TrpAgNP/TrpAuNP) combinado com exposição à lâmpada de xenônio em um processo de fotorredução, ou o extrato aquoso obtido de folhas de Mimusops coriacea (McAgNP/McAuNP), planta de origem africana com presença abundante no litoral de São Paulo, conhecida como Abricó-de-Praia. As nanopartículas sintetizadas foram caracterizadas por diferentes técnicas, como absorção óptica UV-vis; emissão (fluorescência); infravermelho (FTIR); microscopia eletrônica de transmissão (MET); espalhamento de luz dinâmico (DLS) e potencial zeta. Foram aplicadas variações no pH do meio, concentração dos reagentes e tempo de exposição à lâmpada, com o objetivo de otimizar os processos de síntese, considerando ideais os que resultaram em nanopartículas esféricas com boa estabilidade, levando em conta diversos parâmetros, tais como: economia de reagentes e energia; menor custo; rapidez e rendimento. As nanopartículas sintetizadas, foram testadas quanto ao seu potencial para a detecção e quantificação de mercúrio em solução aquosa, através de alterações na propriedade de Plasmon Superficial de Ressonância (SPR), com consequente alteração na banda de absorção óptica UV-vis na presença de diferentes concentrações do metal. As McAgNP apresentaram o melhor resultado, com limite de detecção (LOD) a partir de 6,5 ng.mL-1, e de quantificação (LOQ) de 21,7ng.mL-1, demostrando alto potencial para o desenvolvimento de um método simples e de fácil operação para a quantificação de mercúrio. Todas as etapas deste trabalho foram realizadas para que as AgNPs/AuNPs obtidas por estas rotas consistissem em um material de interesse no desenvolvimento de novos produtos nanotecnológicos com bases sustentáveis. Os processos de síntese utilizados apresentaram alta reprodutibilidade, e estão de acordo com os princípios da química verde e da sustentabilidade, apresentando-se como uma alternativa de baixo custo e biocompatível na síntese de AgNPs/AuNPs.
Keywords Metal nanoparticles
Green synthesis
Mercury sensor
Photoreduction
Mimusops Coriacea
Nanopartículas metálicas
Síntese verde
Sensor de mercúrio
Fotorredução
Mimusops Coriacea
Language Portuguese
Date 2018-07-12
Research area Desenvolvimento de Moléculas Bioativas, Óptica Biomédica e Biossensores
Knowledge area Ciências da Sustentabilidade
Publisher Universidade Federal de São Paulo
Extent 120 p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=6371459
Access rights Open access Open Access
Type Dissertation
URI https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/52797

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Name: 2018-0741.pdf
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