Aplicação de goma arábica na estabilização e no controle de tamanho de nanopartículas de ouro em meio aquoso

Abstract

Resumo: O desenvolvimento de metodologias confiaveis para obter nanoparticulas com controle de tamanho e distribuicao estreita e de grande importancia devido a dependencia que ha entre esses parametros e as propriedades fisicas e quimicas das nanoparticulas. Alem disso, um dos fatores fundamentais para a aplicacao das nanoparticulas esta relacionado com a sua estabilidade em solucao, sendo necessario o uso de agentes estabilizantes que garantam a estabilidade das particulas durante a sintese bem como a estabilidade apos a sintese, em diferentes meios. Portanto, e de grande interesse o estudo das interacoes entre a superficie das nanoparticulas e as moleculas estabilizantes. Nesse trabalho, nanoparticulas de ouro (AuNPs) foram estabilizadas por goma arabica (GA) por um metodo simples e rapido e em condicoes brandas de sintese. A concentracao de GA e a temperatura de sintese, foram variadas a fim de determinar a melhor condicao de obtencao das AuNPs-GA. Foram obtidas nanoparticulas muito pequenas (~5 nm) e com estreita distribuicao de tamanho, em concentracoes 0,1 e 1 % (m/V) de GA, em todas as temperaturas investigadas (25, 40 e 60 „aC). A sintese das AuNPs-GA foi monitorada por espectroscopia no UV-Vis e as propriedades da banda plasmonica (BP) das AuNPs foram relacionadas com a forma e o tamanho medio das particulas, determinadas por imagens de microscopia eletronica de transmissao (MET). Alem disso, foi realizado um estudo de estabilidade in vitro para demonstrar a origem da estabilidade superior das AuNPs-GA em relacao as AuNPs sintetizadas na ausencia da GA, em fluidos de simulacao de pH fisiologico gastrico (pH = 1,2) e intestinal (pH = 6,8). Por tecnicas de espectroscopia no UV-Vis, imagens de MET e medidas de potencial zeta foi confirmado a elevada estabilidade das AuNPs-GA em ambos os fluidos. Por outro lado, as AuNPs sintetizadas na ausencia de GA perdem suas caracteristicas de nanoparticulas ja no inicio do teste in vitro. A estabilidade das AuNPs-GA foi discutida em relacao as interacoes estericas e eletrostaticas proporcionadas pela GA adsorvida na superficie das nanoparticulas de ouro, concluindo-se que o principal mecanismo de estabilizacao ocorre via repulsoes estericas. Os resultados obtidos nesse trabalho contribuem para o uso das AuNPs-GA em uma variedade de aplicacoes biologicas por obter nanoparticulas muito pequenas e com elevada estabilidade.

Abstract: The development of reliable methodologies to obtain nanoparticles with controlled size and narrow distribution is of great importance due the strong dependence of these parameters on their chemical and physical properties. Besides, one of the key factors to safely employ nanoparticles is related to their stability in solution. Thus, it is useful to use stabilizing agents that insure the stabilization of the particles either during the synthesis or after the synthesis, in different environments. Therefore, the study of the interactions between the nanoparticles surface and the stabilizing molecules has a great interest. In this work, gold nanoparticles (AuNPs) were stabilized by gum arabic (GA) using a simple and quick method, under mild synthesis condition. GA concentration and synthesis temperature were varied in order to determine the ideal condition to obtain AuNPs-GA. The obtained nanoparticles are very small (~ 5 nm) with narrow size distribution, in GA concentrations of 0,1 e 1 % (m/v), in all investigated temperatures (25, 40 and 60 ºC). The AuNPs-GA synthesis was monitored by UV-Vis spectroscopy and the plasmon band (BP) properties of AuNPs were related to the shape and average size of the particles, obtained by transmission electronic microscopic (TEM) images. Furthermore, in vitro stability studies were performed to demonstrated the origin of AuNPs-GA superior stability when compared to the AuNPs synthesized in the absence of GA, in gastric (pH = 1.2) and intestinal (pH = 6.8) physiological simulated pH. By UV-Vis spectroscopy, TEM images and zeta potential measurements, the high stability of AuNPs-GA in both fluids was demonstrated. On the other hand, AuNPs synthesized in the absence of GA lose their nanoparticles characteristics at the beginning of the in vitro test. The AuNPs-GA stability was discussed in terms of the electrostatic and steric interactions promoted by the adsorbed GA molecules onto the gold surface. It was concluded that the main mechanism of stabilization occurs via steric repulsions. The results presented herein contribute for the safe use of AuNPs-GA in a variety of biological applications since very small and highly stable nanoparticles were obtained.