Desenvolvimento de nanocompósitos porosos híbridos baseados em nanocelulose, látex de borracha natural e óxido de cobre para aplicações antibacterianas
Em alinhamento com os princípios da economia circular e com o uso de fontes renováveis para o controle microbiológico ambiental, este trabalho desenvolveu materiais híbridos porosos funcionais baseados em nanocelulose oxidada (CNFox), látex de borracha natural (LBN) e nanopartículas de óxido de cobre (NPsCuO). A combinação de matérias-primas orgânicas e inorgânicas resultou em materiais híbridos que agregam propriedades de ambas as fases, atribuindo novas funcionalidades ao compósito. A nanocelulose apresenta elevada cristalinidade, ampla área superficial e excelentes propriedades mecânicas e de flexibilidade, podendo ser organizada em um suporte tridimensional (3D) altamente poroso, além de ser biodegradável e biocompatível. No entanto, essa estrutura possui baixa estabilidade em meios aquosos, por ser altamente hidrofílica. Logo, a adição de compostos hidrofóbicos, como o LBN confere resiliência estrutural em água e modula o caráter hidrofílico-hidrofóbico do sistema, produzindo um suporte 3D altamente poroso, denominado de NC_S, o qual é constituído de CNFox e LBN. Adicionalmente, o depósito de NPsCuO ao NC_S contribui para a atividade antimicrobiana do compósito. A deposição de NPsCuO sobre o suporte NC_S foi realizada por síntese in situ, via precipitação alcalina sob temperatura controlada. Esse método resultou no material híbrido orgânico-inorgânico (NC_CuO20), onde as condições de síntese foram previamente otimizadas. Caracterizações morfológicas e morfométricas do NC_CuO20 foram avaliadas por microtomografia computadorizada de raios X (CT), microscopias eletrônicas de varredura (MEV) e transmissão (TEM). A análise elementar foi conduzida por espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDS), acoplada ao MEV. Já a composição química e as fases cristalinas do material foram avaliadas por espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS) e difração de raios X (DRX), respectivamente. As análises confirmaram a presença de óxido de cobre II e a formação de estruturas nanométricas semelhantes a flores quando agrupadas (diâmetro <7 nm). A CT revelou um material altamente poroso (96% de porosidade total) e indicou uma reorganização da arquitetura interna do NC_CuO20, que resultou em um aumento de cerca de 130 % na resistência à compressão, em comparação ao NC_S. Além disso, o compósito híbrido apresentou maior hidrofobicidade e manteve 85% da massa após 48 h em meio aquoso. A atividade antibacteriana foi confirmada por ensaios de densidade ótica, unidades formadoras de colônia (UFC) e lixiviação do cobre em água ultrapura. NC_CuO20 inibiu (100%) a proliferação da cepa sensível de Escherichia coli (AmpS) e promoveu uma redução estatisticamente equivalente à Canamicina (antibiótico controle) frente à cepa resistente (AmpR). Por fim, o ensaio de liberação controlada de cobre, ao longo de 24h, indicou que o NC_CuO20 não representa risco à saúde humana. Notavelmente, a síntese de nanopartículas de óxido de cobre em um suporte 3D preexistente possibilitou a obtenção de um material híbrido funcional, combinando propriedades antibacterianas e resiliência estrutural em ambientes aquosos. Os mecanismos de atuação antibacteriana em materiais híbridos podem decorrer de processos químicos e físicos, devido a combinação das diferentes fases deste material. Dessa forma, o NC_CuO20 surge como um potencial candidato para remediação de meios contaminados por bactérias, atuando como material filtrante.