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Title: Nanoestrutura plasmônica de ouro e sua aplicação em nanobiotecnologia têxtil: avaliação antimicrobiana e de citotoxicidade
Authors: Silva, Iris Oliveira da
Keywords: Biotêxteis;Nanopartículas de ouro;Propriedade antimicrobiana
Issue Date: 17-Mar-2017
Citation: SILVA, Iris Oliveira da. Nanoestrutura plasmônica de ouro e sua aplicação em nanobiotecnologia têxtil: avaliação antimicrobiana e de citotoxicidade. 2017. 159f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.
Abstract: Several studies reported on the development of functional textile materials using metallic nanoparticles. These particles exhibit high reactivity and characteristic properties of nanometer-scale materials. The main characteristic of gold nanoparticles (NPAu) is the effect of plasmon resonance, which is a phenomenon that occurs as a consequence of the size and morphology of nanomaterials. In this work, a functional textile material of biodegradable fibers of soybean and bamboo was developed, modified with chitosan and functionalized with NPAu in different concentrations. The objective was to give the substrates bioactive properties, such as antimicrobial action, and to verify the degree of cytotoxicity in fibroblasts in vitro. Initially, the soybean and bamboo knitted fabrics were targeted and later modified with chitosan at varied concentrations in order to obtain the best NPAu depletion result in the substrates, by K/S result (Kubelka-Munk). Afterwords, the NPAu were incorporated in the samples through an experimental design 23, aiming to obtain the highest concentration of nanomaterials in the fibres. The synthesized NPAu were characterized by UV/Vis spectroscopy, zeta potential, DLS, MET and AFM, techniques that demonstrated characteristic peaks of absorbance, mean size, morphology and surface charge of gold nanoparticles. The bioactive samples were evaluated using SEM/EDS, TG and XRF techniques, which determine the incorporation of NPAu on the surface of the fabrics in study. In addition, the NPAu adsorption isotherm was studied in the substrates, as well as the influence of wash fastness and colorimetric values (L * a * b *) in order to verify the color and chroma variations (ΔE) of the samples before and after successive washes. In addition, the bioactive properties of the fabrics were verified by quantitative and qualitative antimicrobial analysis for gram-positive (Staphylococcus aureus) and gram-negative (Klebsiella pneumoniae), bacterias measuring the immediate quantitative inhibition and/or contact (0 hour) of 89.38% and inhibition over time (24 hours) of 98.22% for S. aureus and 74.14% inhibition (0 hour) and 96.45% inhibition (24 hours) for K. pneumoniae. Finally, the cellular viability was studied through NPAu cytotoxicity analysis at 115 μg/ml, where there was a non-significant reduction in fibroblasts viability (12.55%). According to established analysis, it can be demonstrated that the functional tissues developed, have a greater potential for technological and biomedical applications.
Portuguese Abstract: Vários estudos têm direcionado esforços para o desenvolvimento de materiais têxteis funcionais utilizando nanopartículas metálicas. Estas partículas apresentam elevada reatividade e propriedades características de materiais na escala nanométrica. A principal caracteristica das nanopartículas de ouro (NPAu) é o efeito da ressonância de plasmon, que é um fenômeno que ocorre em consequência do tamanho e morfologia nos nanomateriais. Neste trabalho, foi desenvolvido um material têxtil funcional de fibras biodegradáveis de soja e bambu, modificado com quitosana e funcionalizado com NPAu em várias concentrações. O objetivo foi conferir aos substratos propriedades bioativas, como ação antimicrobiana, e verificar o grau de citotoxicidade em fibroblastos in vitro. Inicialmente, as malhas de soja e bambu foram alvejadas e posteriormente modificadas com quitosana em várias concentrações com o objetivo de se obter o melhor resultado de esgotamento das NPAu nos substratos, através de resultado de K/S (Kubelka-Munk). Posteriormente, as NPAu foram incorporadas nos têxteis através de um planejamento experimental 23, visando obter a maior concentração dos nanomateriais nas malhas. As NPAu sintetizadas foram caracterizadas através de espectroscopia UV/Vis, potencial zeta, DLS, MET e AFM, técnicas que demonstraram pico característico de absorbância, tamanho médio, morfologia e carga superficial das nanopartículas de ouro. Os tecidos bioativos foram avaliados através das técnicas de MEV/EDS, TG e FRX, que determinam a incorporação das NPAu na superfície dos materiais têxteis em estudo. Além disso, foi estudada a isoterma de adsorção das NPAu nos substratos, bem como, a influência da solidez a lavagem (ΔE) e os colorimétricos (L*a*b*) afim de se verificar as variações de cor e croma das malhas antes e após as sucessivas lavagens. Adicionalmente, foi verificada as propriedades bioativas dos têxteis, através de análise antimicrobiana quantitativa e qualitativa para as bactérias gram-positivas (Staphylococcus aureus) e gram-negativas (Klebsiella pneumoniae), medindo a inibição quantitativa imediata e/ou por contato (0 hora) de 89,38% e inibição ao longo do tempo (24 horas) de 98,22% para S. Aureus e de 74,14% de inibição (0 hora) e 96,45% de inibição (24 horas) para K. Pneumoniae. Por fim, foi analisada a viabilidade celular através de análise de citotoxicidade das NPAu na concentração de 115 μg/ml, onde verificou-se uma redução não significativa na viabilidade dos fibroblastos (12,55%). Conforme análises desenvolvidas, pode-se comprovar que os tecidos funcionais desenvolvidos, possuem grande potencial de aplicação tecnológica e biomédica.
URI: http://hdl.handle.net/123456789/23314
Appears in Collections:PPGEM - Doutorado em Engenharia Mecânica

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