Eco – Friendly Synthesis of Ag / Tio 2 Nanoparticles Using Beta Vulgaris Leaf Extract and Their Biomedical Applications

Resumo Técnico: Síntese Ecológica de Nanopartículas de Ag/TiO₂ Utilizando Extrato de Folhas de Beta vulgaris e Suas Aplicações Biomédicas

Problema
O estudo aborda dois desafios críticos: a persistência ambiental de contaminantes farmacêuticos, especificamente o diclofenaco sódico (DCF), e a necessidade de métodos sustentáveis e não tóxicos para a síntese de nanomateriais avançados. O DCF é um fármaco anti-inflamatório não esteroide (AINE) amplamente utilizado que resiste ao tratamento convencional de águas residuais, levando ao seu acúmulo em ecossistemas aquáticos e causando danos ecológicos, incluindo a disrupção endócrina em seres aquáticos e o declínio populacional de abutres. Embora os Processos de Oxidação Avançada (POAs), como o processo Fenton, ofereçam soluções de degradação, eles frequentemente dependem de reagentes instáveis, como o peróxido de hidrogênio. Concomitantemente, a síntese de nanocompósitos de óxido metálico normalmente envolve produtos químicos perigosos. Esta pesquisa propõe uma alternativa "verde": a síntese de nanopartículas de dióxido de titânio dopadas com prata (Ag/TiO₂) utilizando extrato de folhas de Beta vulgaris (beterraba) para criar um fotocatalisador ecologicamente correto para a degradação de fármacos e um agente multifuncional para aplicações biomédicas.

Metodologia
Os pesquisadores empregaram um protocolo de síntese verde onde folhas frescas de Beta vulgaris foram lavadas, secas à sombra, moídas em pó e utilizadas como agentes redutores e de revestimento (capping) para sintetizar as nanopartículas de Ag/TiO₂. Os nanohíbridos resultantes foram caracterizados de forma abrangente utilizando:

• Análise Morfológica e Estrutural: Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS) e mapeamento elementar, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Difração de Raios X (DRX).
• Caracterização Física e Espectral: Dispersão de Luz Dinâmica (DLS) para distribuição de tamanho de partícula, espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier (FT-IR) para grupos funcionais e espectroscopia UV-Vis para propriedades ópticas.
• Degradação Fotocatalítica: A degradação do diclofenaco sódico foi avaliada sob irradiação de luz UV-Vis utilizando o nanocompósito de Ag/TiO₂ sintetizado. Estudos cinéticos foram realizados para determinar as taxas de reação, e a influência do pH (2,5 a 10,5) foi avaliada.
• Ensaios Biomédicos:
  • Citotoxicidade e Atividade Anticancerígena: Avaliadas via ensaio MTT em células normais Vero e linhagens celulares de câncer de mama humano (MCF-7).
  • Atividade Antioxidante: Medida através do ensaio de sequestro de radicais DPPH.
  • Atividade Antimicrobiana: Testada contra quatro linhagens bacterianas (Staphylococcus aureus, Bacillus cereus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa) e duas linhagens fúngicas (Candida albicans, Trichoderma viride) utilizando o método de difusão em disco.

Principais Resultados

• Síntese e Caracterização: A síntese verde produziu com sucesso nanohíbridos de Ag/TiO₂. As análises de MEV e MET revelaram uma morfologia mista de estruturas esféricas, em forma de bastão e semelhantes a couve-flor, com tamanhos de partícula variando de 8 a 60 nm (com alguma agregação acima de >100 nm). O DRX confirmou uma estrutura cúbica de face centrada com um tamanho médio de cristalito de aproximadamente 36 nm. O mapeamento elementar confirmou a distribuição homogênea de Ag, Ti e O, juntamente com elementos fitoquímicos (K, Cl, S, P, Si) do extrato foliar.
• Degradação Fotocatalítica: O nanocompósito de Ag/TiO₂ demonstrou alta eficiência na degradação do diclofenaco sódico. Sob irradiação UV-Vis, obteve-se aproximadamente 90% a 98% de degradação em 40 minutos. A degradação seguiu a cinética de pseudo-primeira ordem. O processo foi mais eficaz em condições ácidas (pH 2,5), onde a atração eletrostática entre a superfície do catalisador carregada positivamente e as moléculas neutras do fármaco facilitou a adsorção e a geração de radicais.
• Aplicações Biomédicas:
  • Atividade Anticancerígena: As nanopartículas exibiram citotoxicidade dependente da concentração. Contra células de câncer de mama MCF-7, a viabilidade caiu para 24,78% em 1000 µg/mL, com um valor de IC₅₀ de aproximadamente 31,2 µg/mL. As células normais Vero mostraram maior viabilidade (54,06% em 1000 µg/mL), sugerindo toxicidade seletiva contra células cancerosas.
  • Atividade Antioxidante: As nanopartículas mostraram atividade significativa de sequestro de radicais DPPH, atingindo 82,91% de inibição em 1000 µg/mL.
  • Atividade Antimicrobiana: Os nanocompósitos exibiram forte atividade antibacteriana dependente da concentração, particularmente contra Bacillus cereus (18 mm de zona de inibição em 1000 mg/mL) e Pseudomonas spp. (15 mm). No entanto, a atividade antifúngica contra Candida albicans e Trichoderma viride foi comparativamente fraca e mostrou pouca variação com a concentração.

Significância e Alegações
O artigo afirma que o estudo demonstrou com sucesso um método simples, de baixo custo e ecologicamente correto para sintetizar nanopartículas de Ag/TiO₂ usando extratos vegetais, eliminando a necessidade de reagentes químicos perigosos. Os nanomateriais sintetizados são apresentados como agentes multifuncionais com aplicações promissoras em:

1. Remediação Ambiental: Degradação eficaz de poluentes farmacêuticos persistentes, como o diclofenaco sódico, de ambientes aquosos.
2. Pesquisa Biomédica: Potencial uso como agente anticancerígeno contra células de câncer de mama, antioxidante e agente antibacteriano.

Os autores concluem que, embora as nanopartículas mostrem um potencial significativo, estudos in vivo adicionais e investigações mecanísticas são necessários para confirmar sua eficácia terapêutica e segurança antes da aplicação clínica. O trabalho posiciona o Ag/TiO₂ sintetizado via via verde como um candidato viável para futuros sistemas de entrega de fármacos, formulações farmacêuticas e tecnologias de tratamento ambiental.