Publication: Análise teórica do processo de fotodegradação de antibióticos na presença de nanopartículas
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Date
Authors
Advisor
Batagin Neto, Augusto 
Coadvisor
Graduate program
Undergraduate course
Engenharia de Produção - CEI
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Type
Undergraduate thesis
Access right
Acesso aberto
Abstract
Abstract (portuguese)
O descarte de compostos com atividade antibiótica em sistemas aquáticos possui significativo impacto no que tange o favorecimento de organismos resistentes, o que é de fato preocupante, dada a baixa biodegradabilidade e elevada capacidade de bioacumulação destes compostos. No presente trabalho, técnicas de modelagem molecular foram empregadas na investigação de processos de fotodegradação de antibióticos em solução, sendo também avaliada a influência de nanopartículas de óxidos metálicos (NPOM). A otimização dos antibióticos em diferentes estados de oxidação foi realizada em água através de abordagens Hartree-Fock (com aproximações semiempíricas) e baseadas na teoria do funcional da densidade (DFT/B3LYP/6-31G(d)). O estudo da reatividade local foi conduzido via Índices de Fukui Condensados aos Átomos (IFCA), o qual revelou os sítios mais reativos dos compostos em diferentes estados de oxidação, sendo constatado que a reatividade local é sensível ao pH. A partir do alinhamento dos níveis de fronteira, sugere-se a existência de processos fotoativados de transferência de elétrons do antibiótico para a nanopartícula. Estudos das alterações estruturais fotoativadas (realizados via abordagem DFT dependente do tempo) permitiram identificar possíveis rotas de degradação. Por fim, dados preliminares de dinâmica molecular permitiram avaliar detalhes acerca do processo de adsorção dos compostos sobre os NPOM. De forma geral os resultados obtidos permitem identificar detalhes acerca do processo de fotodegradação dos sistemas.
Abstract (english)
The disposal of compounds with antibiotic activity in aquatic systems has a significant impact for favoring resistant organisms, which is indeed a worrying issue, given the low biodegradability and high capacity of bioaccumulation of these compounds. In the present work, molecular modeling techniques were employed to investigate antibiotics photodegradation processes in solution, the influence of metallic oxide nanoparticles (NPOM) was also evaluated. The optimization of antibiotics in different oxidation states was performed in water using Hartree-Fock approaches (with semi-empirical approximations) and via density functional theory calculations (DFT/B3LYP/6-31G(d)). The study of local reactivity was conducted via Condensed to Atom Fukui Indexes, which revealed the most reactive sites of compounds in different oxidation states that are sensitive to pH. From the alignment of the frontier electronic levels, it was suggested the existence of photoactivated electron transfer processes from the antibiotics to the nanoparticles. Studies of photoactivated structural alterations (performed via a time-dependent DFT approach) allowed the identification of possible degradation routes. Finally, molecular dynamics data allowed the evaluation of adsorption processes on the NPOM. The results obtained allow us to identify relevant information about the photodegradation process of the systems.
Description
Keywords
Cálculo de estrutura eletrônica, Dinâmica molecular, Antibióticos, Nanopartículas, Fotodegradação
Language
Portuguese
