Síntese e caracterização de filmes nanocompósitos de quitosana e nanotubos de carbono com poliestireno/cumarina

Abstract

Os nanocompósitos formados com nanotubos de carbono (CNT) apresentam interessantes propriedades, devido as suas contribuições nas propriedades térmica, elétrica e mecânicas. A combinação de nanotubos de carbono com partículas fluorescentes em uma base polimérica resulta em materiais com propriedades interessantes. Dentre as bases poliméricas disponíveis, a quitosana foi escolhida porque tem a capacidade de formar filmes facilmente e apresenta atraentes propriedades. A adição de nanocompósitos de nanotubos de carbono com nanopartículas de poliestireno-cumarina para a formação de filmes de quitosana, viabiliza a aplicação no sensoriamento e controle de crescimento de bactérias patogênicas. Assim, o presente trabalho teve como objetivo a síntese de filmes nanocompósitos multifuncionais de quitosana com nanotubos de carbono decorados com nanopartículas de poliestireno/cumarina. Inicialmente foram realizados estudos comparativos dos métodos de purificação e funcionalização de CNT, assim como ancoragem de nanopartículas fluorescentes em nanotubos de carbono. Em seguida, os filmes foram produzidos através das misturas das dispersões. A síntese dos nanocompósitos, em forma de filmes, foi avaliada mediante estudos comparativos da concentração de quitosana e percentuais de nanotubos de carbono decorados com nanopartículas de poliestireno/cumarina (CNT/PS–Cumarina) para formação de filmes homogêneos. Ao final, foram produzidos filmes de quitosana com 3% (m/m) e 10% (m/m) de CNT/PS – Cumarina, utilizando como corantes fluorescentes as cumarinas 6 e 30. De forma geral, os procedimentos de purificação, funcionalização e decoração dos CNTs se mostraram eficientes e não danificaram a estrutura dos mesmos. Nos filmes de quitosana, o compósito MWCNT/PS-Cumarina é melhor disperso na matriz de quitosana, e apresenta fluorescência na região de 480 nm, com poucas variações na intensidade ou comprimento de onda, devido a cumarina utilizada ou formação de nanopartículas aglomeradas. Em geral, os filmes são bem flexíveis, homogêneos, boa dispersão das nanopartículas e forte interação entre os materiais. A partir das medidas de impedância eletroquímica, maiores concentrações de CNTs (10% m/m) favorece melhor condução de elétrons na superfície do eletrodo. Medidas do grau de intumescimento paulatino também mostraram que os filmes com 10% m/m de MWCNT/PS-cumarina absorvem uma menor quantidade de água, exibindo um percentual de hidrofobicidade. Além disso, a sedimentação dos nanotubos favorece pequenas mudanças nas hidrofobicidade das superfícies, o que promove a aplicação em materiais que necessitem de superfícies diferentes. Ao investigar a atividade antimicrobiana foi observado que os filmes a base de quitosana não apresentam zona de inibição em meio sólido, tanto para Escherichia coli quanto para a Staphylococus aureus. Os filmes em contato com solução bacteriana causaram a destruição parcial da membrana citoplasmática de E. coli e Salmonela. Além disso, a intensidade da fluorescência também foi alterada conforme a concentração bacteriana e tempo de contato com as bactérias, indicando também que os nanocompósitos podem ser aperfeiçoados para a utilização no sensoriamento de bactérias. Estes resultados mostram que os nanocompósitos formados possuem diversas funções interessantes, que podem ser utilizados como materiais de proteção, identificação e controle de alguns patógenos. Entretanto, é importante ressaltar que para a utilização nestes campos, serão necessários testes mais específicos e detalhados para uma efetiva aplicação.