Resumo: Nanopartículas metálicas tais como nanopartículas de ouro, prata e platina desempenham um papel importante como catalizadores heterogêneos. A fim de aumentar a estabilidade e evitar a formação de aglomerados metálicos, estes tipos de nanopartículas podem ser ancoradas em materiais de suporte. Hidrogéis à base de Laponita e poliacrilato de sódio podem agir como um ótimo material de suporte para a síntese in situ de nanopartículas metálicas, pois o processo de gelificação ocorre rapidamente através de interações não covalentes entre os nanodiscos de Laponita, o poliacrilato e os cátions adicionados. Neste trabalho, a eventual formação in situ de nanopartículas de Au, Ag e Pt dentro do hidrogel foi avaliada por espectroscopia de UV-Vis e TEM. Os materiais também foram caracterizados por espectroscopia de infravermelho (FTIR), e as propriedades mecânicas dos hidrogéis formados foram analisadas por reologia, que mostrou uma propriedade de gel para todos os hidrogéis, com um módulo de armazenamento (G’) maior que o módulo de perda (G"), e o hidrogel com Pt possuindo o maior valor G’ (23 kPa). A aplicação de AuNPs, AgNPs e PtNPs suportadas nos hidrogéis foi testada como catalisador na reação de redução do conhecido poluente 4-nitrofenol (4-NP). O melhor hidrogel com AuNPs mostrou a maior atividade catalítica com rendimento de 99% de redução, enquanto os melhores hidrogéis com AgNPs e PtNPs resultaram em rendimentos de 97% e 84%, respectivamente. Uma versão nanométrica do hidrogel à base de Laponita foi testada como um nanocarreador de coquetel de fármacos anticâncer. Os nanohidrogéis biodegradáveis foram sintetizados pela técnica de miniemulsão inversa com fármacos anticâncer (Cisplatina, CP; 5-Fluorouracila, 5-FU; e Ciclofosfamida, CPA) co-encapsulados. Os nanohidrogéis foram obtidos com um tamanho médio entre 60-190 nm, que é um tamanho apropriado para ser aplicado como nanocarreador de fármacos contra células cancerígenas. Nanomateriais com diferentes razões molares de 5-FU, CP e CPA foram aplicados em células MCF-7 e HeLa (células de câncer de mama e adenocarcinoma cérvix, respectivamente) por 48h (a 37 °C), e todos os materiais com 5-FU e CP apresentaram um IC50 menor que os fármacos em solução. O índice de combinação (CI) para cada formulação 5-FU+CP foi calculado de acordo com o método de Chou-Talalay (CI<1, =1 ou >1 para, respectivamente, efeito sinérgico, aditivo ou antagônico). Duas de três combinações com maior proporção de 5-FU resultaram em sinergismo contra as células MCF-7 (câncer de mama). Os resultados obtidos com esse trabalho demostram a versatilidade de materiais nanoestruturados à base de Laponita para aplicação tanto em catálise quanto em entrega de fármacos Ver menos

Abstract: Metal nanoparticles such as gold, silver and platinum nanoparticles play a notable role as heterogenous catalysts. To increase stability and prevent the formation of large metal aggregates, these types of nanoparticles can be anchored onto supporting materials. Hydrogels based on Laponite and sodium polyacrylate can act as a great support material for in situ synthesis of metallic nanoparticles, because the gelification process occurs rapidly through ionic interactions between the Laponite nanodiscs, the polymer (polyacrylate) and the cations added. In this work, the eventual in situ formation of Au, Ag and Pt nanoparticles inside the hydrogels was evaluated by UV-Vis spectroscopy and TEM. The resulting hydrogels were also characterized by FTIR spectroscopy, and their mechanical properties were analyzed by rheology that showed that all hydrogels have a gel-like behavior, with G’ higher than G’’. The hydrogel with Pt presented the higher G’ value (23 kPa) for all studied Laponite-based hydrogels. The application of the AuNPs, AgNPs and PtNPs supported in the hydrogels as catalyst was tested for the reduction of known poluent 4-nitrophenol (4-NP). The best hydrogel with AuNPs showed the higher catalyst activity with 99% yield of reduction, while the best hydrogels with AgNPs and PtNPs resulted in 97% and 84% yield, respectively. A nanosized version of the Laponite-based hydrogel was tested as a nanocarrier for cancer drug cocktails. Biodegradable nanohydrogels were formulated by inverse miniemulsion technique with the anticancer drugs cisplatin (CP), 5-fluorouracil (5-FU) and cyclophosphamide (CPA) co-encapsulated. The nanohydrogels were obtained with an average size between 60 – 190 nm, which is an appropriate size to be applied as a nanocarrier of drugs against cancer cells. Nanomaterials with different molar ratios of 5-FU, CP and CPA were applied in MCF-7 and HeLa cells (human breast cancer and human cervix adenocarcinoma cells, respectively) for 48h (at 37 °C), and all materials with 5-FU and CP presented an IC50 lower than the free drugs. The combination index (CI) for each combo 5-FU+CP was calculated according to the Chou-Talalay method (CI<1, =1 or >1 to, respectively, synergistic, additive, or antagonistic effect). Two out of three combinations with higher ratio of 5-FU resulted in synergism against MCF-7 cells. The results obtained with these two works demonstrate the versatility of Laponite-based nanostructured materials for application in both catalysis and drug delivery Ver menos