Síntese verde, caracterização e atividade biológica de nanopartículas de prata obtidas utilizando extratos de Hancornia speciosa Gomes - Apocynaceae (mangabeira)

• Main Author: Silva, Luciane Dias da
• Other Authors: Silva, Luciano Paulino da
• Language: Portuguese
• Published: 2015
• Subjects: Nanopartículas de prata; Biossíntese
• Online Access: http://repositorio.unb.br/handle/10482/17811

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2014. === Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva ([e-mail]) on 2015-02-13T19:29:55Z No. of bitstreams: 1 2014_LucianeDiasdaSilva.pdf: 2983274 bytes, checksum: 5f1fa3a95ad2fa42a6cf812fcd4f8522 (MD5) === Approved for entry into archive by Raquel Viana([e-mail]) on 2015-03-20T16:44:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_LucianeDiasdaSilva.pdf: 2983274 bytes, checksum: 5f1fa3a95ad2fa42a6cf812fcd4f8522 (MD5) === Made available in DSpace on 2015-03-20T16:44:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_LucianeDiasdaSilva.pdf: 2983274 bytes, checksum: 5f1fa3a95ad2fa42a6cf812fcd4f8522 (MD5) === A síntese de nanopartículas metálicas (NPMs) por sistemas biológicos é conhecida como síntese verde ou biossíntese e pode ser realizada utilizando organismos procarióticos e eucarióticos ou partes deles. Nessa estratégia de síntese, ao invés do uso de agentes tóxicos para a redução do íon metálico, a obtenção das NPMs é mediada por componentes biológicos capazes de reduzir o metal. Nesse contexto, o presente trabalho utiliza extratos aquosos produzidos a partir do fruto (casca, polpa e semente) e folhas da planta Hancornia speciosa Gomes (mangabeira) para obter nanopartículas de prata (AgNPs). Essas NPMs possuem, entre outras, propriedade antimicrobiana. Por isso, testes de atividade biológica são abordados após a obtenção das AgNPs. A caracterização das AgNPs foi realizada por meio de espectrofotometria, espalhamento de luz dinâmico (DLS), potencial Zeta de superfície, condutividade elétrica e microscopia de força atômica (MFA). Apesar da síntese verde ainda não ter seus mecanismos claramente elucidados, sabe-se que a biorredução da Ag+ e a estabilização da Ag0 são realizadas por uma combinação de metabólitos primários e secundários presentes no extrato. Considerando que a variação desses metabólitos influenciam a formação de AgNPs, diferentes tipos de extratos aquosos foram utilizados. Extratos de frutos maduros coletados no verão (período de chuvas) e no inverno (período de seca) e de frutos verdes coletados no inverno foram utilizados. Extratos das folhas coletadas no verão também foram utilizados. As diferenças de sazonalidade e partes da planta, das concentrações dos extratos e da temperatura foram abordadas por serem potencialmente alguns dos fatores que influenciam a síntese das AgNPs. Após formadas, as AgNPs apresentaram absorbância máxima em torno de 420 nm. Observou-se também grande variação dos diâmetros hidrodinâmicos e dos índices de polidispersividade (PdI) das AgNPs obtidas. A condutividade elétrica teve influência direta da concentração dos extratos. Na síntese a 75oC, utilizando o extrato das folhas, obteve-se AgNPs com valores expressivamente baixos de PdI (~ 0,274 ± 0,001) e diâmetro hidrodinâmico de 81,77 ± 0,25 nm. Convém ressaltar que tais valores de PdI são sempre almejados, e dificilmente são alcançados inclusive por vias convencionais de síntese química. A carga superficial dessas AgNPs chegou a cerca de -27,7 ± 0,4 mV, as quais conservaram sua estabilidade, a 4oC, por aproximadamente 3 meses. Amostras de AgNPs obtidas dos extratos dos frutos e de folhas foram submetidas a testes biológicos. Apenas as AgNPs obtidas de extratos de folhas foram imobilizadas na superfície interna de preformas de poli (tereftalato de etileno) e de microtubos de polipropileno. Imagens topográficas de MFA indicaram diferenças significativas entre as superfícies de preformas na presença e na ausência das partículas. No teste de atividade utilizando larvas de Aedes aegypti de quarto estágio, as larvas sobreviventes tiveram alteração motora nos tratamentos com maior concentração de AgNPs livres oriundas do extrato de folhas, assim como nas AgNPs imobilizadas em preformas, sendo que quase 50% da população de larvas apresentou movimentos lentos. AgNPs do extrato das folhas não apresentaram atividade hemolítica, nem interferência na viabilidade da levedura Candida krusei. As AgNPs não tiveram efetividade satisfatória contra Escherichia coli quando comparadas ao controle positivo. Contudo, a viabilidade dos nematoides Caenorhabditis elegans teve redução equivalente ao controle positivo com AgNPs em maior concentração. AgNPs livres a 1 μM mataram 100% dos nematoides Meloidogene incognita. Essas AgNPs, quando imobilizadas nos microtubos, surpreendente apresentaram o mesmo perfil de atividade. AgNPs provenientes de extratos do fruto inibiram o crescimento dos fungos Fusarium oxisporum e Trichophyton mentagrophytes e apresentaram maior toxicidade que a prata livre em fibroblastos da linhagem NIH 3T3. Nesse contexto, as rotas de síntese verde com extratos de frutos e folhas de H. speciosa realizadas no presente trabalho resultaram em AgNPs com características diferenciais. Tanto AgNPs livres quanto imobilizadas apresentaram potencial de atividade antimicrobiana e interferência na mobilidade de larvas de insetos e sobrevivência de nematoides. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT === Metal nanoparticles (MNPs) synthesis by biological systems is known as green synthesis or biosynthesis. It may be performed either by prokaryotic or eukaryotic organisms or by thereof parts. This MNPs synthetic route is mediated by biological components capable of reducing the metal instead of using toxic compounds for reducing the metal ion. In this context, this study used aqueous extracts from the fruit (peel, pulp and seed) and leaves of Hancornia speciosa Gomes (mangabeira) for silver nanoparticles (AgNPs) synthesis. Among other properties, these MNPs present antimicrobial activity. Therefore, biological tests concerning AgNPs activity were performed. AgNPs characterization included spectrophotometry, dynamic light scattering (DLS), surface Zeta potential, electrical conductivity and atomic force microscopy (AFM). Although the green synthesis mechanisms are not yet clearly elucidated, it is known that Ag+ bioreduction and Ag0 stabilization are performed by plant extract primary and secondary metabolites combination. Since these metabolites variation influence AgNPs formation, it was selected different types of aqueous extracts on the presente study. Ripe fruit collected in summer (rainy season) and winter (dry season) and unripe fruits collected in winter were used to obtain the extracts. There were also used extracts from leaves collected in the summer. Differences in seasonality and plant parts, such as concentrations and temperature were tested in the AgNPs synthesis. AgNPs showed maximum absorbance around 420 nm. There was a wide variation in hydrodynamic diameter and polydispersity index (PdI) of the AgNPs. Electrical conductivity had a direct influence of extracts concentration. The synthesis at 75°C and using leaves extract resulted in PdI significantly lower values (~ 0.274 ± 0.001), and 81.77 ± 0.25 nm of AgNPs hydrodynamic diameter. This PdI values and hydrodynamic diameter are always largely desired and are hardly achieved, even by conventional chemical synthesis routes. AgNPs surface charge were around -27.7 ± 0.4 mV, which retained their stability (at 4°C) for about 3 months. AgNPs obtained from fruit and leaves extracts were subjected to biological tests. Only AgNPs from leaf extracts were immobilized on the inner surface of poly (ethylene terephthalate) preforms and polypropylene microtubes. AFM topographical images indicated significant differences between the preforms surfaces considering the particles presence and absence. Testing AgNPs against Aedes aegypti fourth stage larvae survival resulted in motion changes on the treatments with high concentration of free AgNPs from leaves extract, as well as in AgNPs immobilized in preforms, with almost 50% of the larvae population showing exhibited slow movements. AgNPs leaves extract showed no hemolytic activity, or interference on the Candida krusei yeast viability. AgNPs had low effectiveness against Escherichia coli compared to the positive control. However, nematode Caenorhabditis elegans viability was equivalent to the positive control with AgNPs in higher concentration. Free AgNPs killed 100% of Meloidogene incognita nematodes. When these AgNPs were immobilized on the microtubes, it surprising showed the same activity profile. AgNPs from fruit extracts inhibited the fungus Fusarium oxysporum and Trichophyton mentagrophytes growth and demonstrated showed higher toxicity than the free silver in the NIH 3T3 fibroblasts. In this context, green synthesis routes with H. speciosa fruit and leaves extracts resulted in AgNPs with differential characteristics. Either free or immobilized AgNPs showed potential for antimicrobial activity and interference in insect larvae mobility and nematode survival.