Síntese de Nanopartículas de Prata via redução - PUC-Rio

Departamento de Química
SÍNTESE DE NANOPARTÍCULAS DE PRATA VIA REDUÇÃO
COM BOROHIDRETO DE SÓDIO E SEU USO NA ELABORAÇÃO
DE MÉTODO ANALÍTICO UV-VIS NA DETECÇÃO
DE FÁRMACOS AMINOGLICOSÍDEOS EM SOLUÇÃO AQUOSA
Aluna: Mayara Mara Leite de Souza, Rodrigo Amorin Dias, Lucas Dias Frota
Orientador: Omar Pandoli e Ricardo Queiroz Aucelio
Introdução
As nanopartículas de prata estão presentes hoje em dia em aplicações tecnológicas mais
diversas. Os campos de aplicação são informática, medicina, química analítica,
optoeletrônica, biotecnologia, catálise e muitos outros. Todo esse espaço que se abre é devido
às propriedades peculiares das NPs. Em particular, o fenômeno de ressonância plasmônica
(SPR- Surface Plasmons Ressonance) se manifesta quando a freqüência de oscilação dos
elétrons na superfície metálica das NPs entra em ressonância com a freqüência de oscilação
da luz incidente [1].
Em um espectro UV-Vis, a banda dos plasmons SPR característica pela absorção da luz
incidente das NPs-Ag mostra um comprimento de onda máximo centrado (λmax) em 400 nm
quando o diâmetro das NPs é entre 10-20 nm e a solução coloidal apresenta uma cor amarelodourada. Dependendo do tamanho, uma solução coloidal de NPs-Ag com diâmetros maiores,
entre 30 e 100 nm, se apresenta com as seguintes cores: laranja, verde até violeta.
Diferentemente, no estado macro e micropartículado a cor da prata aparece cinza ou preto.
Nanopartículas de Ag e Au, em solução ou depositadas sob substratos sólidos, se usadas
como detectores de analitos de interesse biológicos são chamadas nanosondas. Quando uma
molécula biológica interage sobre a superfície metálica de uma nanopartícula, a propriedade
físico-químico muda e assim um novo fenômeno de ressonância plasmônica pode ser
observado. Por exemplo, uma diminuição da banda de absorção característica das NPs, ou um
deslocmento do λmax são sinais espectroscópicos que podem ser monitorados em solução até
detectar concentrações mínimas de 10-7-10-9 mol L-1 da substância em exame. Em particular,
fármacos antibióticos aminoglicosídeos, usados no tratamento de vários tipos de infecções
bacterianas, são utilizados como modelos para testar o limite de detecção das NPs-Ag
sintetizadas no nosso laboratório.
Detectar a concentração mínima em formulação farmacêutica fraudulenta ou como
poluentes em matrizes biológicas pode ser uma ferramenta analítica importante na área da
metrologia analítica. Pesquisar novas metodologias analíticas utilizando materiais
nanoestruturados é um objetivo importante para desenvolver novos dispositivos analíticos que
sejam mais sensíveis que os atuais.
Objetivo
O objetivo desse projeto é a síntese de Nanopartículas de Prata (NPs-Ag) em fluxo
constante de AgNO3 em borohidreto de sódio usando diferentes ligantes orgânicos, tais como
citrato monossódico, citrato trisodico e taratarato de sódio e potássio. Além disso, desejamos
também testar a sensibilidade das NPs-Ag em solução na presença dos fármacos
aminoglicosídeos: sulfato de neomicina e sulfato de tobramicina.
Departamento de Química
Metodologia
A síntese das NPs-Ag foi feita a partir do método sol-gel de redução do precursor da
prata AgNO3 com borohidreto de sódio com auxílio da tecnologia de microreatores em fluxo
contínuo. Nesse método, na etapa de complexação, o precursor da prata Ag+ e os ligantes são
injetados diretamente no reator microfluídico variando as proporções ligante/Ag+ em função
da velocidade de fluxo em entrada no microreator. Na saída do microreator o complexo
ligante/Ag+, podendo ter diferentes velocidade de fluxo entre 0,25-1,0 mL min-1 e na
concentração final de 10-3 mol L-1, é gotejado diretamente na solução de agente redutor (10-3
mol L-1) sob contínua agitação. A razão molar entre Ag+ e NaBH4 foi testada com 1:1,5 e
1:1,25.
As amostras com diferentes frações molares de ligantes/Ag+ foram avaliadas com a
ajuda do espectrofotômetro UV –Vis ao longo de semanas, principalmente para se avaliar a
estabilidade das NPs-Ag e a reprodutibilidade da síntese.
Por último foram feitos os testes analíticos para a determinação quantitativa dos
fármacos aminoglicosídeos nas soluções coloidais de NPs-Ag. Adicionamos quantidades do
fármaco até atingir as concentrações mínimas de 10-8 mol L-1.
Conclusão
Os resultados mostram que a maior sensibilidade das NPs-Ag na presença dos fármacos se
manifesta pela síntese sol-gel com uma proporção molar entre ligante/Ag+/NaBH4 de
1:1:1,25. O diâmetro das NPs-Ag verificado espectrofotometricamente ficou em torno de 10 e
30 nm com uma banda SPR em centrada entre 395-400 nm. A presença dos fármacos
influencia o fenômeno de ressonância dos plasmons de superfície. As amostras analisadas
com razão molar entre Ag+ e NaBH4 1:1,5 quando adicionado o fármaco, o limite de
sensibilidade foi 1,0x10-7 mol L-1 e as amostras com razão 1:1,25 o limite de sensibilidade do
fármaco foi 0,5x10-7 mol L-1. Assim concluímos que o excesso de NaBH4 possa diminuir a
sensibilidade das NPs-Ag. O efeito observado
com a adição do fármaco é o crescimento de
uma
nova
banda
em
550
nm
concomitantemente com a diminuição da
intensidade da banda de absorção das NPs-Ag
em 394 nm (Figura 1).
Em solução, o fármaco interage sob a
superfície metálica das NPs dando origem a
uma novo sistema NPs/Ligante/Fármaco que
apresenta uma nova banda plasmônica
centrada em 550 nm .
Figura 1. Variação da banda SPR da solução coloidal de NPsAg na presença do Sulfato de Neomicina.
Referências
[1] I.Z. Zhang, C. Noguez, “Plasmonic optical properties and applications of metal
nanostructures”. Plasmonics. 3, 127–150, (2008).