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Biosynthesis of Tin oxide Nanoparticles using Sargassum wightii and their Biological Applications

Este estudo demonstra a síntese verde de nanopartículas de SnO₂ cristalinas e esféricas utilizando extrato de *Sargassum wightii*, que exibem atividades antimicrobiana, larvicida e anticancerígena significativas contra patógenos e linhagens celulares específicos.

Autores originais: U Punitha, A. Mary Saral

Publicado 2026-10-07

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CC BY 4.0

Autores originais: U Punitha, A. Mary Saral

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ⚕️ Esta é uma explicação gerada por IA de um preprint que não foi revisado por pares. Não é aconselhamento médico. Não tome decisões de saúde com base neste conteúdo. Ler aviso legal completo

A natureza há muito oferece à humanidade um conjunto de ferramentas para cura e proteção, muitas vezes escondendo soluções potentes dentro das próprias plantas e algas que revestem nossas costas. No campo da ciência dos materiais modernos, pesquisadores estão voltando cada vez mais para longe de fábricas químicas agressivas para encontrar maneiras mais limpas e simples de construir as minúsculas ferramentas necessárias para a medicina e a tecnologia. Este campo foca em nanopartículas, que são partículas tão pequenas que mil delas poderiam caber na largura de um fio de cabelo humano. Devido ao seu tamanho minúsculo, essas partículas se comportam de forma diferente dos materiais volumosos de que são feitas, frequentemente ganhando habilidades únicas para combater bactérias, visar células cancerígenas ou limpar poluentes. Um desses materiais é o óxido de estanho, uma substância conhecida por sua estabilidade e capacidade de conduzir eletricidade, que os cientistas agora estão tentando produzir de uma forma que seja segura para o meio ambiente. Em vez de usar solventes tóxicos ou processos de alta energia, uma equipe de pesquisadores fez uma pergunta simples: poderiam usar uma alga comum para construir essas partículas naturalmente?

O estudo, conduzido por cientistas do Instituto de Tecnologia de Vellore, na Índia, partiu do princípio de responder a isso usando Sargassum wightii, uma alga marrom encontrada ao longo das costas de Kerala. Os pesquisadores começaram colhendo a alga, lavando-a bem e secando-a à sombra. Eles então moeram a planta seca em um pó fino e a misturaram com água e álcool para criar um extrato líquido rico em compostos naturais como proteínas, açúcares e pigmentos vegetais. Este extrato foi então combinado com uma solução contendo estanho, um sal metálico. Em poucas horas, ocorreu uma reação química, impulsionada pelos ingredientes naturais da alga. A mistura mudou de cor, passando de um amarelo acastanhado para um amarelo pálido, um sinal visual de que os íons de estanho estavam sendo transformados em nanopartículas sólidas. A equipe filtrou e aqueceu o pó resultante para garantir que fosse puro, criando um pó fino e marrom de nanopartículas de óxido de estanho.

Para entender o que haviam criado, os cientistas examinaram as partículas com microscópios poderosos e sensores de luz. Eles descobriram que as nanopartículas tinham formato esférico e eram incrivelmente pequenas, com um tamanho médio de apenas 3,3. Para colocar isso em perspectiva, se uma única nanopartícula fosse do tamanho de uma bola de gude, um fio de cabelo seria tão largo quanto um campo de futebol. A análise confirmou que o extrato da alga fez mais do que apenas construir as partículas; ele também atuou como um revestimento protetor, impedindo que elas se aglomerassem. Esta camada de cobertura natural, formada pela própria química da alga, é o que permite que as partículas permaneçam estáveis e eficazes.

O verdadeiro teste deste método verde residiu em ver o que essas pequenas partículas poderiam realmente fazer. Os pesquisadores colocaram as nanopartículas para trabalhar contra uma variedade de microrganismos prejudiciais. Quando testadas contra bactérias que causam pneumonia e outras infecções, as nanopartículas mostraram uma forte capacidade de interromper seu crescimento. Em um teste padrão onde uma pequena quantidade do material é colocada em uma placa de bactérias, as partículas criaram uma zona clara ao redor delas onde nenhuma bactéria conseguia sobreviver. Contra um tipo específico de bactéria, Klebsiella pneumoniae, esta zona clara media 20 milímetros de largura. Eles também testaram as partículas contra fungos, incluindo um mofo comum chamado Aspergillus fumigatus, onde criaram uma zona protetora de 24 milímetros. Os resultados sugerem que as nanopartículas podem danificar as paredes externas desses micróbios, fazendo com que vazem e morram, oferecendo uma nova via potencial para combater infecções que estão se tornando resistentes aos medicamentos tradicionais.

Além de combater infecções, o estudo explorou se essas partículas poderiam ajudar na luta contra o câncer. Os pesquisadores expuseram células de câncer de fígado, conhecidas como HepG2, a diferentes quantidades das nanopartículas em uma placa de laboratório. Eles observaram que, conforme a concentração das partículas aumentava, o número de células cancerosas vivas diminuía. Em uma dose específica de 100 microgramas por mililitro, as nanopartículas foram altamente eficazes em interromper o crescimento dessas células cancerosas, com um valor calculado indicando que metade das células seria morta em uma concentração de aproximadamente 40 microgramas por mililitro. As partículas pareceram interagir com o DNA dentro das células, potencialmente interrompendo sua capacidade de multiplicar-se. Isso sugere que as nanopartículas de óxido de estanho, feitas de alga, poderiam servir como uma ferramenta para visar células cancerosas, embora mais pesquisas sejam necessárias para entender exatamente como elas funcionam dentro do corpo.

A aplicação final testada foi contra larvas de mosquito, o estágio imaturo de mosquitos que transmitem doenças como dengue e malária. Os pesquisadores colocaram as nanopartículas em água contendo larvas de duas espécies perigosas, Aedes aegypti e Anopheles stephensi. Durante um período de 48 horas, eles observaram quantas larvas sobreviveram. Os resultados foram impressionantes. Em uma concentração de 100 microgramas por mililitro, as nanopartículas mataram 96,33% das larvas de Anopheles stephensi e 98,33% das larvas de Aedes aegypti em dois dias. Isso indica que as partículas feitas de alga são altamente tóxicas para esses pragas, oferecendo uma alternativa promissora e ecológica aos pesticidas químicos para o controle das populações de mosquitos.

Este trabalho demonstra que um processo simples e natural usando algas pode produzir materiais sofisticados com poderosos efeitos biológicos. Os pesquisadores criaram com sucesso nanopartículas de óxido de estanho que não são apenas uniformes em tamanho e forma, mas também eficazes contra bactérias, fungos, células cancerosas e larvas de mosquito. Embora o estudo confirme o potencial dessas partículas em um ambiente de laboratório, ele também destaca a necessidade de investigações adicionais para compreender totalmente seus mecanismos e segurança para um uso mais amplo. Ao transformar uma planta costeira comum em uma fonte de nanotecnologia avançada, o estudo abre um novo caminho para o desenvolvimento de tratamentos e ferramentas que sejam tanto eficazes quanto ambientalmente amigáveis.

Resumo Técnico: Biossíntese de Nanopartículas de Óxido de Estanho utilizando Sargassum wightii e suas Aplicações Biológicas

Definição do Problema
A produção de nanopartículas de óxido metálico via métodos químicos e físicos frequentemente envolve reagentes tóxicos, alto consumo de energia e subprodutos ambientalmente prejudiciais. Embora a síntese biológica (verde) ofereça uma alternativa mais segura, econômica e ecológica, há uma escassez de literatura sobre a síntese verde de nanopartículas de Óxido de Estanho (SnO₂) especificamente utilizando algas marinhas. Além disso, o potencial do Sargassum wightii, uma alga castanha com propriedades antioxidantes e antibacterianas documentadas, como agente redutor e de revestimento (capping) para a síntese de nanopartículas de SnO₂ permanece inexplorado. O estudo aborda a necessidade de fabricação sustentável de nanomateriais e a avaliação de suas aplicações biológicas multifuncionais, incluindo atividades antimicrobiana, anticâncer e larvicida.

Metodologia
Os pesquisadores empregaram uma abordagem de síntese verde utilizando o extrato hidroalcoólico de Sargassum wightii.

Extração: O S. wightii coletado em Vizhinjam, Kerala, foi seco, pulverizado e extraído com etanol a 70% a 45°C. A triagem fitoquímica confirmou a presença de alcaloides, fenóis, flavonoides, taninos, saponinas e proteínas no extrato hidroalcoólico, identificando-o como o agente redutor ideal.
Síntese: Uma reação foi iniciada pela mistura de 60 mL de uma solução de 1 mM de cloreto de estanho (SnCl₂) com 30 mL do extrato de S. wightii a 60°C por 12 horas. A cor da solução mudou de castanho-amarelado para amarelo pálido, indicando a formação de nanopartículas. A solução coloidal resultante foi centrifugada, lavada, seca a 100°C e calcinada a 300°C para obter nanopartículas puras de SnO₂.
Caracterização: As nanopartículas sintetizadas foram analisadas por espectroscopia UV-Visível, FT-IR, Difração de Raios X (XRD), Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM), Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDX) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM).
Ensaios Biológicos: O estudo avaliou:
- Atividade Antimicrobiana: Contra bactérias Gram-positivas (S. aureus, B. subtilis), Gram-negativas (E. coli, K. pneumoniae) e linhagens fúngicas (C. albicans, A. fumigatus) utilizando o método de difusão em disco.
- Ligação ao DNA: Interação com o DNA de Timo de Vitela (CT-DNA) via titulação UV-visível para determinar constantes de ligação.
- Atividade Anticâncer: Citotoxicidade contra a linhagem de células de câncer de fígado HepG2 usando o ensaio MTT.
- Atividade Larvicida: Taxas de mortalidade contra larvas de quarto ínstar de Aedes aegypti e Anopheles stephensi nos intervalos de 12, 24 e 48 horas.

Principais Resultados

Propriedades Físico-Químicas:
- UV-Vis: Um pico de absorção distinto foi observado em 270 nm, confirmando a formação de nanopartículas de SnO₂.
- FT-IR: Picos em 3363 cm⁻¹ (estiramento O–H), 1622 cm⁻¹ (estiramento C=O) e 528 cm⁻¹ (estiramento Sn–O) confirmaram o papel dos fitoquímicos na redução e no revestimento (capping), bem como a formação bem-sucedida de ligações metal-oxigênio.
- XRD: A análise revelou uma estrutura de fase monoclínica com picos correspondentes aos planos (110), (101), (111), (211), (002), (112), (301) e (321). O tamanho médio do cristalito foi calculado em aproximadamente 3,348 nm.
- Morfologia: Imagens de SEM e TEM confirmaram nanopartículas esféricas, não aglomeradas, com um tamanho médio de partícula de 3,65 nm.
- Composição Elemental: Espectros de EDX confirmaram a presença de Estanho (Sn) e Oxigênio (O), validando a pureza das nanopartículas de SnO₂.
Desempenho Biológico:
- Antimicrobiano: As nanopartículas exibiram atividade dependente da dose. A 30 µg, o máximo de Zona de Inibição (ZOI) foi de 20 mm contra K. pneumoniae e 18 mm contra A. fumigatus.
- Ligação ao DNA: As nanopartículas demonstraram afinidade significativa pelo DNA, com constantes de ligação intrínsecas ( $K_b$ ) calculadas em $1,3043 \times 10^{-9}$ M⁻¹ e $2,2448 \times 10^{-9}$ M⁻¹, sugerindo interações de ligação ao sulco.
- Anticâncer: As NPs de SnO₂ apresentaram citotoxicidade dependente da concentração contra células HepG2, resultando em um valor de IC₅₀ de 40,70 µg/ml.
- Larvicida: As nanopartículas foram altamente eficazes contra larvas de mosquitos. A 100 µg/ml, a mortalidade atingiu 98,33% para Aedes aegypti e 96,33% para Anopheles stephensi após 48 horas. Os valores de LC₅₀ diminuíram ao longo do tempo, indicando aumento de potência com exposição prolongada (ex: 22,769 ppm para An. stephensi em 48 horas).

Significância e Alegações
O artigo afirma que a síntese verde de nanopartículas de SnO₂ utilizando extrato de Sargassum wightii é um método viável, ecológico e eficiente para a produção de nanomateriais com uma distribuição estreita de tamanho (3–4 nm). O estudo postula que os fitoconstituintes no extrato de alga atuam tanto como agentes redutores quanto estabilizadores, prevenindo a aglomeração.

Os autores afirmam que as nanopartículas de SnO₂ sintetizadas possuem um forte potencial biológico multifuncional. Especificamente, elas oferecem uma alternativa promissora aos fármacos sintéticos convencionais para:

Terapias antibacterianas e antifúngicas: Devido à sua capacidade de interromper membranas celulares e induzir estresse oxidativo em patógenos.
Tratamento de câncer de fígado: Sustentado pela citotoxicidade observada contra células HepG2.
Controle de vetores: Demonstrando potente atividade larvicida contra larvas de mosquitos transmissores de doenças.

O artigo conclui que estes achados fornecem uma prova de conceito robusta para as aplicações biológicas das nanopartículas de SnO₂ mediadas por S. wightii, embora observe que investigações adicionais sobre os fitoconstituintes específicos que impulsionam estas atividades e os mecanismos detalhados de ação são necessários.

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