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Type:	Tese
Title:	Nanocristais de celulose: propriedades antimicrobianas e aplicação em revestimentos anti-incrustação biológica
Authors:	Noronha, Victor Teixeira
Advisor:	Paula, Amauri Jardim de
Co-advisor:	Faria, Andreia Fonseca de
Keywords:	Nanocristais de celulose;Materiais antimicrobianos;Controle de incrustação biológica;Recobrimentos antimicrobianos;Nanopartículas de prata
Issue Date:	2022
Citation:	NORONHA, Victor Teixeira. Nanocristais de celulose: propriedades antimicrobianas e aplicação em revestimentos anti-incrustação biológica. 2022. 120 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia de Recursos Naturais) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Abstract in Brazilian Portuguese:	Nanocristais de celulose (CNCs) despontam como um nanomaterial sustentável com diferentes perspectivas de aplicações, incluindo sua utilização no desenvolvimento de novos agentes antimicrobianos. Embora alguns estudos já tenham discutido sobre a atividade antibacteriana dos CNCs, seu mecanismo de ação ainda não foi totalmente compreendido. Dessa forma, o presente trabalho buscou realizar um estudo sistemático da capacidade antimicrobiana desse nanomaterial, avaliando estas propriedades sob perspectivas biológicas e físico-químicas. Inicialmente, foi efetuada a avaliação da capacidade antimicrobiana dos CNCs em sua forma dispersa em água e como recobrimento de superfícies. A toxicidade dos CNCs em suspensão contra Escherichia coli se mostrou dependente da concentração, apresentando um valor de concentração inibitória (IC50) próximo a 200 μg/mL. As superfícies recobertas pelos CNCs foram capazes de inativar 90% das células de E. coli aderidas, mostranto seu potencial para aplicação como agente anti-incrustação biológica. Ensaios adicionais avaliando a capacidade oxidativa dos CNCs, sua habilidade em romper vesículas lipídicas e a morfologia de bactérias expostas ao nanomaterial evidenciaram o estresse mediado por contato como provável mecanismo de toxicidade. Posteriormente, os CNCs foram conjugados à superfície de membranas compósitas de filme fino (TFC) e suas propriedades fisico-químicas, atividade antibacteriana e performance em sistema de filtração de bancada foram avaliadas. Análises de microscopia eletrônica de varredura, microscopia de força atômica e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier mostraram a presença dos CNCs quimicamente ligados à superfície da membrana. As membranas funcionalizadas com CNCs apresentaram robusta atividade antibacteriana, inativando cerca de 89% das células de E. coli aderidas, sem apresentar impactos negativos nas propriedades de transporte, nem no desempenho de filtração da membrana. Por fim, buscou-se optimizar as propriedades antimicrobianas dos CNCs através da combinação do nanomaterial com nanopartículas de prata (AgNPs). Análises de espectroscopia e microscopia demostraram o sucesso na obtenção do material híbrido (CNC/Ag) combinando as duas nanoestruturas. Recobrimentos à base de CNC/Ag foram obtidos e sua atividade antimicrobiana foi avaliada para E. coli e Bacillus subtilis. Os recobrimentos apresentaram taxas de inativação de bactérias aderidas superiores a 99%, demonstrando também atividade antimicrobiana contra bactérias em forma planctônica, com concentrações inibitórias mínimas de 25 e 100 μg/mL para B. subtilis e E. coli, respectivamente. Ensaios complementares também avaliaram os mecanismos de toxicidade do nanomaterial híbrido nas bactérias. Os resultados suscitaram uma estratégia de “ataque-ataque” promovida pelo nanomaterial híbrido: enquanto os CNCs danificam bactérias através de perfuração por contato direto, os íons Ag+ oriundos das AgNPs adentram nas células, interagindo com grupos contendo enxofre e nitrogênio presente em biomoléculas e organelas, resultando na interrupção de processos vitais para manutenção das células. Dessa forma, o presente trabalho permitiu uma abrangente avaliação da interação entre os nanocristais de celulose e bactérias, possibilitando o estabelecimento de possíveis mecanismos de toxicidade, bem como mostrando sua aplicabilidade em sistemas de filtração e apresentando alternativas para o aprimoramento de sua capacidade antimicrobiana.
URI:	http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71685
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