Síntese de partículas compósitas formadas a partir de templates de sílica e macromoléculas e sua aplicação em emulsões óleo/água

Abstract

Resumo: O crescente interesse pelo emprego de biopolímeros no setor alimentício, cosméticos e farmacêutico, devido à biocompatibilidade e baixa toxicidade, vem impulsionando o preparo de novas partículas compósitas. A baixa dispersão de tamanho é um fator fundamental, conforme a aplicação desejada. Este trabalho visou sintetizar partículas compósitas com tamanho controlado e avaliar seu desempenho na estabilização de emulsões. Preparou-se nanopartículas de sílica (NP) que foram sintetizadas pelo método de Stöber, que consiste na hidrólise de precursores de silicatos. Alguns parâmetros como a concentração e a velocidade de adição do precursor Tetraetoxisilano (TEOS) foram variados para obter NP com tamanho controlado e baixa dispersão de tamanho. Foram analisadas distintas razões H2O/ TEOS e sua influência na morfologia das NP. Estas NP foram utilizadas como templates para o preparo de partículas compósitas empregando quitosana e alginato como material de revestimento, montadas por Layer-by-Layer (LbL). As partículas compósitas foram caracterizadas e aplicadas na estabilização de emulsões óleo/água. Foram encontradas as condições de síntese adequadas para o preparo de NP de tamanho desejado, ou seja, foi alcançado um bom controle de tamanho das partículas preparadas. Quanto maior a concentração de TEOS empregada maior o tamanho das NP, resultando em uma relação linear. Já, ao variar a razão H2 O/ TEOS, observou-se a influência significativa na porosidades das NP. O recobrimento por LbL foi constatado por alteração no potencial zeta e no tamanho das NP, determinado por DLS. As NP recobertas quando aplicadas em emulsões óleo/água apresentaram propriedades e habilidades distintas que refletiram diretamente na estabilidade das emulsões. As NP recobertas com quitosana atuaram como agente floculante das emulsões, enquanto que a associação das NP catiônicas e aniônicas resultaram na maior estabilização das emulsões e possibilitou a posterior redispersão das mesmas. Palavras-chave: Nanopartículas de Sílica 1. Controle de tamanho 2. Partículas compósitas 3. Biopolímeros 4. Emulsão de Pickering.

Abstract: The growing interest in the use of biopolymers in the food, cosmetics and pharmaceutical industries, due to the biocompatibility and low toxicity, has been driving the preparation of new composite particles. The low dispersion of size is a fundamental parameter, according to the desired application. This work aimed to synthesize composite particles with controlled size and evaluate their performance in the stabilization of emulsions. Silica (NP) nanoparticles were prepared and synthesized by the Stöber method, which consists of the hydrolysis of silicate precursors. Some parameters such as concentration and rate of precursor addition the precursor being Tetraethyl orthosilicate (TEOS), were varied to obtain NP with controlled size and low size dispersion. Different H2O / TEOS ratios and the influence on NP morphology were analyzed. These NP were used as templates for the preparation of composite particles using chitosan and alginate as coating materials, assembled by Layer-by-Layer (LbL). The composite particles were characterized and applied in the stabilization of oil / water emulsions. The best synthesis conditions suitable for the preparation of NP of desired size were found, that is, a good size control of the prepared particles was achieved. The higher the TEOS concentration the larger the NP size, resulting in a linear relationship. Also, by varying the H2O / TEOS ratio, it was observed a significant influence on NP morphology. The LbL coating was confirmed by alteration in zeta potential and size of NP, determined by DLS. The coated NP, when applied in oil / water emulsions had different properties and abilities that reflected directly in the stability of the emulsions. The NP coated with chitosan acted as a flocculating agent of the emulsions, whereas the association of the cationic and anionic NP resulted in the greater stabilization of the emulsions and allowed the subsequent redispersion of the emulsions. Keywords: Silica Nanoparticles 1. Size Control 2. Composite Particles 3. Biopolymers 4. Pickering Emulsion.