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Type: TESE
Title: Graphene oxide and graphene oxide functionalized with silver nanoparticles : antibacterial activity and polymeric composites applications
Title Alternative: Óxido de grafeno e óxido de grafeno funcionalizado com nanopartículas de prata : atividade antibacteriana e aplicações em compósitos poliméricos
Author: Moraes, Ana Carolina Mazarin de, 1983-
Advisor: Alves, Oswaldo Luiz, 1947-
Abstract: Resumo: O óxido de grafeno (GO) é uma forma quimicamente modificada de grafeno que possui grupos funcionais contendo oxigênio (epóxi, carboxila, carbonila, e hidroxila) distribuídos sobre a base e as bordas de suas folhas. Devido à abundância dos grupamentos oxigenados, o GO tem sido usado como uma plataforma para suportar e estabilizar nanoestruturas metálicas, tais como nanopartículas de prata (NPAgs), visando aplicações biológicas. Além disso, devido à sua excelente capacidade de dispersão e elevada área superficial, o GO tem sido considerado uma carga promissora para a construção de compósitos poliméricos. Neste trabalho, relatamos a síntese do GO e dos nanocompósitos de óxido de grafeno funcionalizado com NPAgs (GO-Ag) os quais podem ser utilizados como agentes antibacterianos de amplo espectro. O GO foi sintetizado por meio do método de Hummers modificado, e o GO-Ag foi preparado através da redução in situ dos íons de prata por citrato de sódio. As folhas de GO foram funcionalizadas com NPAgs esféricas de diâmetro médio de 9,4 nm. Estes nanocompósitos exibiram excelente atividade antimicrobiana contra as principais bactérias em ambiente hospitalar, tais como Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Acinetobacter baumannii, e Staphylococcus aureus resistente à meticilina. Os nanocompósitos GO-Ag também foram aplicados como eficazes agentes antimicrobianos a fim de evitar a proliferação bacteriana em membranas de micro e ultrafiltração. Neste sentido, membranas antimicrobianas de acetato de celulose (CA) foram fabricadas a partir da incorporação de GO e GO-Ag na matriz polimérica (CA-GOAg). Após a funcionalização, as membranas permeáveis modificadas com GO-Ag foram capazes de inativar cerca de 90% das células de E. coli em comparação com as membranas de CA não modificadas. Os resultados sugerem que a incorporação de nanocompósitos GO-Ag é uma abordagem promissora para controlar o desenvolvimento da adesão bacteriana em membranas de purificação de água. Com relação à demanda de novos materiais com elevada estabilidade e com capacidade de proteção contra radiação ultravioleta (UV), foram fabricados filmes compósitos transparentes a partir de acetato de celulose e óxido de grafeno. A caracterização físico-química revelou que as folhas de GO estão bem dispersas por toda a matriz polimérica, proporcionando filmes compósitos lisos e homogêneos. Em comparação com os filmes pristinos de CA, os filmes compósitos exibiram melhor capacidade de proteção contra radiação UV combinado com transparência óptica à luz visível, o que reforça a sua aplicação como revestimentos transparentes com proteção UV para alimentos, produtos farmacêuticos, biomédicos, e produtos eletrônicos

Abstract: Graphene oxide (GO) is a chemically modified form of graphene that possesses oxygen-containing groups (epoxy, carboxyl, carbonyl, and hydroxyl) distributed on the plane and edges of the sheets. Owing to the abundance of oxygenated groups, GO has been used as a platform to support and stabilize metallic nanostructures such as silver nanoparticles (AgNPs), aiming biological applications. In addition, GO has been considered a promising material for building polymeric composites because of its excellent dispersibility and high surface area. In this work, we report the synthesis of GO and GO functionalized with AgNPs (GO-Ag) for use as a broad-spectrum antibacterial agent. GO was synthesized through the modified Hummers method, and the GO-Ag was prepared through the in situ reduction of silver ions by sodium citrate. Spherical AgNPs with average size of 9.4 nm were found well-dispersed throughout the GO sheets. This nanocomposite exhibited excellent antimicrobial activity against common nosocomial bacteria such as Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Acinetobacter baumannii, and methicillin-resistant Staphylococcus aureus. GO-Ag nanocomposites were also applied as an effective antimicrobial agent in order to prevent the bacterial proliferation on micro and ultrafiltration membranes. Cellulose acetate (CA) membranes were then fabricated from the incorporation of GO and GO-Ag into the polymeric matrix (CA-GOAg). After functionalization, the permeable CA membranes modified with GO-Ag were able to inactivate mostly 90% of E. coli cells compared to the non-modified CA membranes. The results suggest that the incorporation of GO-Ag nanocomposites is a promising approach to control biofouling development in water purification membranes. Concerning the demand for novel ultraviolet shielding materials with high stability, transparent and UV-shielding composite films were fabricated by casting a mixture of GO with cellulose acetate (CA). The physicochemical characterization revealed that GO sheets were well-dispersed throughout the polymeric matrix, providing smooth and homogeneous composite films. By comparison with pristine CA films, the composite films displayed an improved UV-shielding capacity combined with optical transparency under visible light, which underscores their application as transparent UV-protective coatings for food, pharmaceutical, biomedical, and electronic products
Subject: Óxido de grafeno
Nanopartículas de prata
Nanocompósitos (Materiais)
Atividade antibacteriana
Acetato de celulose
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IQ - Tese e Dissertação

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