Avaliação do uso de nanopartículas de prata e atividade antimicrobiana para tratamento de águas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2013.

O presente estudo abordou os problemas relacionados com a qualidade da água e as novas tecnologias para sua desinfecção. No primeiro capítulo foi realizada uma revisão bibliográfica sobre a água e sua nova legislação, nanotecnologia, nanopartículas de prata, métodos de caracterização de nanopartículas, além de técnicas microbiológicas para avaliação destas. O segundo capítulo teve como objetivo principal a impregnação de nanopartículas de prata em suporte inorgânico (sílica) e EVA (etileno vinil acetato) e a avaliação da atividade antimicrobiana. A preparação das nanopartículas de prata foi feita por meio da adição lenta de um agente redutor, nesse caso o NaBH4, à solução de um sal de prata com um estabilizante. A caracterização das nanopartículas foi realizada por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS) e Espectrofotometria de UV-Visível. Os testes mostraram a eficácia da impregnação de nanopartículas em sílica e EVA. O último capítulo teve como objetivo a avaliação da atividade antimicrobiana dos pellets com nanopartículas de prata frente a três tipos de água: água ultrapura, água subterrânea (de poço artesiano) e água de processo de uma indústria de alimentos. Os micro-organismos testados foram Staphylococcus aureus ATCC 3825, Klebsiella pneumoniae ATCC 4352, Enterococcus faecalis ATCC 4200 e Escherichia coli ATCC 8739. Os ensaios microbiológicos foram baseados no Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Activity of Immobilized Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions (ASTM E-2149). Foram utilizados 10g e 20g de pellets de EVA com nanopartículas de prata nos tempos de 1 minuto (tempo zero), 1 hora, 12 horas e 24 horas. Para avaliar a necessidade de contato entre o micro-organismo e a prata foi construído um modelo de filtro para desinfecção de água. Dessa forma foi adaptada a metodologia da ASTM E-2149 para a utilização nesse filtro, neste caso sem o contato dinâmico entre a nanopartículas e o micro-organismo. Foram realizados os testes de lixiviação de prata também nas amostras de água. Os resultados microbiológicos foram avaliados por análise estatística, utilizando o teste de Tukey e regressão linear. Em geral observou-se que as nanopartículas de prata foram efetivas na redução dos micro-organismos, no entanto ocorreu lixiviação de prata na água acima do estabelecido pela legislação. Frente a isso, as nanopartículas de prata mostraram desempenhar um importante papel nas aplicações relacionadas a desinfecções, por sua, eficácia, durabilidade e liberação controlada de íons prata com especial atenção focada na solução do problema de purificação de água. <br>

The present study addressed the problems related to water quality and new technologies for disinfection. The first chapter is a review about water and its new legislation, nanotechnology, silver nanoparticles, nanoparticle characterization methods and microbiological techniques for these evaluations. The second chapter describes the impregnation of silver nanoparticles in inorganic support (silica) and EVA (ethylene vinyl acetate) and antimicrobial activity. The preparation of silver nanoparticles was performed by slow addition of a reducing agent, in this case the NaBH4, the solution of a silver salt with a stabilizer. The characterization of nanoparticles was performed by Transmission Electron Microscopy (TEM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Dynamic Light Scattering (DLS) and UV-Visible spectrophotometry. Tests have shown effectiveness of silica impregnationnanoparticles and EVA. The silver leaching test, however, showed the necessity of improving the matrix stability, since leaching of silver was above the prescribed by law. The last chapter describes the evaluation of silver nanoparticles pellets antimicrobial activity against three types of water: ultrapure water, groundwater (artesian) and food industry processed water. The micro-organisms tested were Staphylococcus aureus ATCC 3825, Klebsiella pneumoniae ATCC 4352, Enterococcus faecalis ATCC 4200 and Escherichia coli ATCC 8739. The microbiological assays were based on Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Activity of Immobilized Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions (ASTM E-2149).The amount of 10g and 20g of EVA pellets were used in silver nanoparticles in times of 1 minute (time zero), 1 hour, 12 hours and 24 hours. To assess the need for contact between the microorganism and silver a filter model for water disinfection was built. Thus methodology was adapted from ASTM E-2149 for this filter, in this case no dynamic contact between the nanoparticles and the micro-organism. Were also performed on samples of water leach tests silver. Microbiological results were evaluated through statistical analysis using Tukey test and linear regression. In brief it was observed that silver nanoparticles were effective in reducing micro-organisms, but silver leaching into the water was above the established by law. With this, the silver nanoparticles showed play an important role in applications related to disinfection, in, efficiency, durability and controlled release of silver ions with special attention focused on solving the problem of water purification.