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Jun 21, 2023

Atividade fotocatalítica e antimicrobiana promissora do novo nanocatalisador de ferrita de cobalto revestido com capsaicina

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5353 (2023) Citar este artigo 1433 Acessos 4 Citações Detalhes das métricas Neste estudo, nanopartículas de CoFe2O4 foram preparadas pelo método de co-precipitação

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5353 (2023) Citar este artigo

1433 Acessos

4 citações

Detalhes das métricas

Neste estudo, nanopartículas de CoFe2O4 foram preparadas pelo método de co-precipitação e depois modificadas na superfície com Capsaicina (Capsicum annuum ssp.). As NPs CoFe2O4 virgens e as NPs CoFe2O4 revestidas com capsaicina (NPs CPCF) foram caracterizadas por XRD, FTIR, SEM e TEM. O potencial antimicrobiano e a eficiência de degradação fotocatalítica das amostras preparadas via Fucsina básica (FB) foram investigados. Os resultados revelaram que as NPs de CoFe2O4 possuem formato esférico e seu diâmetro variou de 18,0 a 30,0 nm com tamanho médio de partícula de 25,0 nm. A atividade antimicrobiana foi testada em Gram-positivos (S. aureusATCC 52923) e Gram-negativos (E. coli ATCC 52922) por métodos de difusão em disco e diluição em caldo para determinar a zona de inibição (ZOI) e a concentração inibitória mínima (MIC), respectivamente. . A degradação fotocatalítica assistida por UV do FB foi examinada. Vários parâmetros que afetam a eficiência fotocatalítica, como pH, concentração inicial de FB e dose de nanocatalisador, foram estudados. Os resultados in vitro de ZOI e MIC verificaram que os NPs de CPCF eram mais ativos em S. aureus ATCC 52923 Gram-Positivos (23,0 mm ZOI e 0,625 μg/ml MIC) do que Gram-Negativos E. coli ATCC 52922 (17,0 mm ZOI e 1,250 μg/ml MIC). Os resultados obtidos da atividade fotocatalítica indicaram que a remoção máxima de FB atingindo 94,6% em equilíbrio foi observada utilizando 20,0 mg de CPCF NPS em pH 9,0. As NPs CPCF sintetizadas foram eficazes na remoção de CE e também como potente agente antimicrobiano contra bactérias Gram-positivas e Gram-negativas com potenciais aplicações médicas e ambientais.

A nanotecnologia, especificamente objetos menores que 100 nm, é a ciência e a tecnologia que altera com precisão a estrutura molecular da matéria. Os últimos dez anos testemunharam avanços significativos na catálise conhecida como "nanocatálise" e o surgimento de uma nova revolução tecnológica. Uma área popular de pesquisa é a nanocatálise, que envolve o uso de nanopartículas como catalisadores em vários processos de catálise1. Devido ao fato de que quando o tamanho de um material é reduzido à nanoescala, a área superficial aumenta bastante e a substância pode ser disseminada uniformemente em solução para produzir uma emulsão homogênea, os nanocatalisadores são um substituto atraente para os catalisadores convencionais2. Ao ajustar as características químicas e físicas dos nanocatalisadores, como tamanho, forma, composição e morfologia, pode-se aumentar significativamente sua atividade catalítica, seletividade e estabilidade3. Os investigadores têm recebido grande atenção à remoção de corantes catiónicos da água devido aos efeitos nocivos que podem causar nos ecossistemas4. A presença desses contaminantes nas fontes de água diminui a qualidade da água. A situação global da água está a deteriorar-se em todos os países. O tratamento de águas residuais parece ser uma solução adequada para esta questão5. Como resultado, os nanocatalisadores desempenham um papel importante na degradação fotocatalítica de corantes, mas isolá-los e recuperá-los do meio de reação é normalmente um processo difícil, demorado e caro devido ao seu tamanho extremamente pequeno6. Os nanocatalisadores magnéticos podem ser rapidamente extraídos do meio de reação usando um ímã externo, sem necessidade de mais filtração, centrifugação ou outros métodos demorados7. As nanopartículas magnéticas (MNPs) possuem uma série de propriedades superiores, incluindo alta proporção entre área superficial e volume, baixa toxicidade, alta atividade, estabilidade térmica, modificação de superfície e dispersibilidade7,8,9,10. Como resultado, são catalisadores ou suportes mais apropriados e mais sustentáveis ​​que as amostras comuns11. Devido à sua forte anisotropia, alta coercividade, magnetização de saturação moderada, boas estabilidades mecânicas e excelentes químicas em temperaturas mais altas, que são significativamente diferentes de suas contrapartes em massa, as nanopartículas de ferrita de cobalto (CoFe2O4 NPs) atraíram atenção significativa entre essas nanopartículas magnéticas . As ferritas de cobalto são frequentemente empregadas em sensores, dispositivos de registro, cartões magnéticos, células solares, administração magnética de medicamentos, saúde, catálise e biotecnologia devido a essas propriedades . Nanopartículas de CoFe2O4 foram sintetizadas usando uma variedade de métodos de preparação, incluindo microemulsão15, técnicas sol-gel16, síntese hidrotérmica17, método solvotérmico18, co-precipitação19 e método de síntese verde usando extrato vegetal, bactérias, fungos e algas como agentes biológicos para geração de nanomateriais20 . A técnica de co-precipitação é uma dessas técnicas e é simples e barata de usar para produzir nanopartículas de ferrita de cobalto. A co-precipitação tem uma variedade de vantagens, incluindo ser rápida, simples, versátil e barata21. Infelizmente, devido à sua alta energia superficial e fortes interações dipolares magnéticas, as ferritas de cobalto são extremamente suscetíveis à aglomeração . Descobriu-se que a melhor maneira até o momento é a modificação de nanopartículas de ferrita usando materiais de revestimento estabilizadores apropriados . O uso de extratos vegetais para a síntese e revestimento de nanopartículas apresenta muitas vantagens, como ser econômico, ecologicamente correto e também realizar o processo em uma única configuração; além disso, as nanopartículas atuam como transportadores na transferência de materiais para as células24. As plantas medicinais possuem propriedades terapêuticas devido à presença de diversas substâncias químicas complexas de diferentes composições, que são encontradas como metabólitos vegetais em determinadas partes das plantas25. A capsaicina, um alcalóide potente, tem a capacidade de estabilizar a superfície da ferrita de cobalto.