Síntese de biofilmes dopados com nanopartículas de prata: caracterização e aplicação

Abstract

Atualmente, as embalagens plásticas são muito utilizadas para o armazenamento de alimentos, devido à degradação dessas matrizes por microrganismos. Contudo, o uso intensivo e inadequado desses materiais trouxe graves problemas ambientais. Com isso, tecnologias de substituição dessas embalagens por materiais com menor tempo de degradabilidade vêm sendo desenvolvidas. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo produzir um biofilme a partir do biopolímero metil celulose e dopá-lo com nanopartículas de prata (NP’s Ag), visando incorporar atividade antimicrobiana à embalagem. As NP’s Ag foram sintetizadas via síntese verde empregando extrato de erva mate (Ilex paraguariensis), obtendo-se nanopartículas com tamanho médio de 45 nm, com banda de absorção característica em 450 nm e potencial zeta de -23mV. A presença de grupos funcionais presentes no extrato, como os polifenóis, compostos responsáveis redução da prata para síntese das NP’s Ag foram identificados por espectroscopia no infravermelho. A síntese dos biofilmes ocorreu pelo método de casting, utilizando diferentes volumes (0, 6, 12, 18 e 24 mL) de NP’s Ag, sem (T1-T5) e com agente plastificante (T6-T10), o glicerol. As propriedades mecânicas, a estabilidade térmica e a barreira ao vapor de água dos filmes foram avaliadas, sendo que a adição de NP’s Ag não modificou tais propriedades. Em contrapartida, a adição de agente plastificante diminuiu a resistência à tração e o módulo de elasticidade, além de aumentar a elongação dos filmes e a barreira ao vapor d’ água. Em especial, o filme T10 (24 mL de suspensão) apresentou uma transmitância de 9%, possuindo capacidade de ser utilizado como bloqueador de luz UV, que é uma característica interessante para embalagens alimentícias. Por Microscopia Eletrônica de Varredura foi possível verificar que as NP’s Ag foram incorporadas com êxito aos filmes. A atividade antibacteriana foi avaliada para bactérias gram-positivas (Staphylococcus aureus, Listeria innocua) e gram-negativas (Escherichia coli, Pseudomonus fluoresncens). Os biofilmes apresentaram atividade frente a bactéria Pseudomonus fluoresncens. Portanto, pode-se concluir que foi produzido um biofilme “ECO- FRIENDLY”, com atividade contra a bactéria Pseudomonus fluoresncens, podendo ser utilizado em embalagens alimentícias. Como sugestão de trabalhos futuros, propõe-se a avaliação e quantificação da difusão de NP’s Ag em matrizes lácteas, como queijo. Palavras-chave: Química verde. Sustentabilidade. Nanotecnologia. Biopolímeros. Eco- friendly. Nanopartículas metálicas

Nowadays, plastic packaging is widely used for food storage, due to the degradation of these matrices by microorganisms. However, the intensive and inappropriate use of these materials has brought serious environmental problems. As a result, technologies to replace these packages with materials with a shorter degradability time have been developed. In this context, this work aimed to produce a biofilm from the biopolymer methyl cellulose and dopate it with silver nanoparticles (NP’s Ag), aiming to incorporate antimicrobial activity into the packaging. The NP’s Ag were synthesized by green synthesis using yerba mate extract (Ilex paraguariensis), obtaining nanoparticles with an average size of 45 nm, with a characteristic absorption band at 450 nm and a zeta potential of -23mV. The presence of functional groups presents in the extract, such as polyphenols, compounds responsible for reducing silver for the synthesis of NP’s Ag were identified by infrared spectroscopy. The synthesis of biofilms occurred by the casting method, using different volumes (0, 6, 12, 18 and 24 mL) of NP's Ag, without (T1-T5) and with plasticizer (T6-T10), glycerol. The mechanical properties, thermal stability and water vapor barrier of the films were evaluated, and the addition of NP’s Ag did not modify these properties. On the other hand, the addition of plasticizer reduced the tensile strength and the modulus of elasticity, in addition to increasing the elongation of the films and the barrier to water vapor. In particular, the T10 film (24 mL of suspension) showed a 9% transmittance, having the ability to be used as a UV light blocker, which is an interesting feature for food packaging. By Scanning Electron Microscopy it was possible to verify that the NP’s Ag were successfully incorporated into the films. Antibacterial activity was evaluated for gram- positive bacteria (Staphylococcus aureus, Listeria innocua) and gram-negative bacteria (Escherichia coli, Pseudomonus fluoresncens). Biofilms showed activity against the bacterium Pseudomonus fluoresncens. Therefore, it can be concluded that a biofilm “ECO-FRIENDLY” was produced, with activity against the bacterium Pseudomonus fluoresncens, and can be used in food packaging. As a suggestion for future work, we propose the evaluation and quantification of the diffusion of NP’s Ag in dairy matrices, such as cheese. Keywords: Green chemistry. Sustainability. Nanotechnology. Biopolymers. Eco-friendly. Metal nanoparticles.