Desenvolvimento de um método de síntese verde de nanopartículas de prata com extrato aquoso de Copaifera langsdorffii Desf. e avaliação da atividade herbicida sobre plantas daninhas de interesse agronômico

Abstract

O presente estudo como objetivo desenvolver e caracterizar nanopartículas de prata (AgNPs) por meio de um processo de síntese verde, utilizando extratos aquosos de folhas e da serrapilheira da Copaifera langsdorffii, bem como avaliar suas propriedades físico-químicas e atividades biológicas, com ênfase no potencial fitotóxico e pró-oxidativo. A proposta fundamenta-se na valorização de metabólitos secundários presentes em espécies vegetais como agentes redutores e estabilizantes naturais, oferecendo uma alternativa sustentável ao uso de reagentes químicos tradicionais na síntese de nanomateriais. A metodologia experimental incluiu a otimização de parâmetros físico-químicos para a síntese das AgNPs, como concentração do extrato (15–35%), concentração de AgNO₃ (1-10 mmol/L), pH (3–12) e temperatura (30–50 °C), com acompanhamento espectrofotométrico (UV-Vis) para monitoramento da formação das nanopartículas. A caracterização das AgNPs foi realizada por espectroscopia FTIR, espalhamento dinâmico de luz (DLS) e análise de potencial zeta. Foram quantificados os teores de polifenóis e flavonoides, e a atividade biológica foi investigada por bioensaios de germinação (Lactuca sativa e Bidens pilosa), crescimento de coleóptilos de trigo e análise de degradação proteica via estresse oxidativo (eletroforese com BSA). Os resultados demonstraram que as melhores condições de síntese ocorreram com 5 mmol/L de AgNO₃, pH 8, a 30 °C por 60 minutos. As AgNPs apresentaram coloração marrom-escura característica, picos espectrais entre 420-450 nm, tamanho médio de 18,49 nm, índice de polidispersão de 0,43 e potencial zeta de -35,31 mV, indicando estabilidade coloidal adequada. A análise por FTIR revelou a presença de grupos funcionais fenólicos e carbonílicos, essenciais na formação e estabilização das nanopartículas. Os teores de flavonoides e polifenóis foram elevados nos extratos e parcialmente preservados nas AgNPs. Nos bioensaios, observou-se efeito inibitório significativo dos extratos e das AgNPs sobre a germinação de sementes e crescimento radicular, especialmente em B. pilosa (picão) e trigo, com desempenho estatisticamente comparável ao de herbicidas convencionais. A atividade pró-oxidativa foi confirmada pela degradação da albumina, indicando geração de espécies reativas de oxigênio. Conclui-se que a síntese verde de AgNPs mediada por C. langsdorffii é eficiente, e os nanomateriais obtidos apresentam propriedades promissoras para aplicação como bioherbicidas. Os resultados destacam o potencial desses compostos como ferramentas sustentáveis e ecologicamente seguras para o manejo de plantas daninhas e a substituição parcial de herbicidas convencionais.

This study aimed to develop and characterize silver nanoparticles (AgNPs) through a green synthesis process using aqueous extracts from leaves and leaf litter of Copaifera langsdorffii, as well as to evaluate their physicochemical properties and biological activities, with an emphasis on phytotoxic and pro-oxidant potential. The approach is based on the valorization of secondary metabolites present in plant species as natural reducing and stabilizing agents, offering a sustainable alternative to the use of traditional chemical reagents in nanomaterial synthesis. The experimental methodology included the optimization of physicochemical parameters for AgNP synthesis, such as extract concentration (15–35%), AgNO₃ concentration (1–10 mmol/L), pH (3–12), and temperature (30–50 °C), with spectrophotometric monitoring (UV-Vis) to track nanoparticle formation. AgNP characterization was performed using FTIR spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and zeta potential analysis. The contents of polyphenols and flavonoids were quantified, and biological activity was assessed through germination bioassays (Lactuca sativa and Bidens pilosa), wheat coleoptile growth, and protein degradation under oxidative stress (BSA electrophoresis). The results showed that optimal synthesis conditions were achieved with 5 mmol/L AgNO₃ at pH 8 and 30 °C for 60 minutes. The AgNPs exhibited a characteristic dark brown color, spectral peaks between 420–450 nm, an average size of 18.49 nm, a polydispersity index of 0.43, and a zeta potential of -35.31 mV, indicating adequate colloidal stability. FTIR analysis revealed the presence of phenolic and carbonyl functional groups, essential for nanoparticle formation and stabilization. The extracts had high levels of flavonoids and polyphenols, which were partially retained in the AgNPs. In bioassays, both the extracts and AgNPs showed significant inhibitory effects on seed germination and root growth, particularly in B. pilosa and wheat, with performance statistically comparable to that of synthetic herbicides. Pro-oxidant activity was confirmed by albumin degradation, indicating the generation of reactive oxygen species. It is concluded that the green synthesis of AgNPs mediated by C. langsdorffii is efficient, and the resulting nanomaterials exhibit promising properties for use as bioherbicides. The results highlight the potential of these compounds as sustainable and environmentally safe tools for weed management and partial replacement of conventional herbicides.