Desenvolvimento "in situ" de nanocompósitos de celulose bacteriana contendo laponita

Abstract

A celulose bacteriana (CB) é um nanomaterial que pode ser obtido a partir de bactérias do gênero Gluconacetobacter. O material é formado por uma rede de fios nanométricos que lhe confere enorme área superficial, surpreendente capacidade de absorção e retenção de água, boa elasticidade e fácil moldabilidade. O material também é biodegradável, biocompatível, atóxico e não alergênico. A CB pode ser sintetizada a partir de uma variedade de fontes de carbono, através de bactérias que são capazes de converter glicose à celulose como parte de seu metabolismo. Assim, a glicose atua não somente como fonte de energia para o microrganismo, mas também como precursora da biossíntese de CB. A CB produzida na superfície do meio de cultura pela bactéria Gluconacetobacter xylinus foi utilizada para a produção in situ de nanocompósitos com propriedades químicas e físicas modificadas devido a presença de laponita (LPN) que possui composição bem definida e livre de impurezas insolúveis, como partículas de sílica e óxidos de ferro. As dimensões nanométricas dessas argilas, aliadas ao seu formato circular e capacidade de produzir materiais transparentes, como filmes e dispersões, auxiliam na obtenção de nanocompósitos de alta homogeneidade. Neste trabalho foi realizada a preparação e caracterização de nanocompósitos de CB, por meio da incorporação “in situ” de LPN. Os filmes CB/LPN foram caracterizados morfologicamente, por microscopia eletrônica de varredura com EDS e microscopia de força atômica. Estruturalmente, por difração de raios X, análise termogravimétrica acoplado a espectrômetro de massas, espectroscopia de infravermelho e espectroscopia raman. Foram realizados ensaios de citotoxicidade frente a queratinócitos, inibição do crescimento bacteriano para P. aeruginosas e S. Aureus e dissolução in vitro de cafeína. O ensaio de inibição bacteriana não apresentou a morte das bactérias. Os nanocompósitos produzidos apresentaram uma maior estabilidade térmica e elevada viabilidade celular frente aos queratinócitos. No estudo preliminar de dissolução realizado, os nanocompósitos secos apresentaram perfil de liberação semelhante a CB pura seca. Foi observado uma alteração do perfil de liberação da CB pura úmida.

Bacterial cellulose (CB) is a nanomaterial that can be obtained from bacteria of the genus Gluconacetobacter. The material is formed by a network of nanometric wires that gives it enormous surface area, surprising capacity of water abs orption and retention, good elasticity and easy moldability. The material is also biodegradable, biocompatible, non - toxic and non - allergenic. CB can be synthesized from a variety of carbon sources, through bacteria that are able to convert glucose to cellu lose as part of their metabolism. Thus, glucose acts not only as a source of energy for the microorganism, but also as a precursor of CB biosynthesis. The CB produced on the surface of the culture medium trough the bacterium Gluconacetobacter xylinus was u sed for the in situ production of nanocomposites with chemical and physical properties m odified due to the presence of l aponite (LPN) that has a well defined composition and free of insoluble impurities, as particles of silica and iron oxides. The nanometr ic dimensions of these clays, combined with their circular shape and the ability to produce transparent materials, such as films and dispersions, help to obtain nanocomposites of high homogeneity. In this work the preparation and characterization of CB nan ocomposites was carried out by the in situ incorporation of LPN. The CB/LPN films were characterized morphologically by scanning electron microscopy with EDS and atomic force microscopy. Structurally , by X - ray diffraction, t hermogravimetric a nalysis couple d to mass spectrometer, i nfrared s pectroscopy and r aman s pectroscopy. Cytotoxicity tests against keratinocytes, inhibition of bacterial growth for P. aeruginosa and S. aureus and in vitro dissolution of caffeine were performed. The bacterial inhibition ass ay did not show bacterial killing. The nanocomposites produced showed a higher thermal stability, high cell viability against keratinocytes. In the pre - dissolution study performed, the dry nanocomposites presented a similar profile of dry pure CB. A change in the release profile of pure wet CB was observed.