Síntese e caracterização de nanopartículas de ZnO dopado e co-dopado com metais de transição

Abstract

Resumo: A crise gerada pela resistência bacteriana aos antibióticos comerciais, a partir de mutações que deram origem às superbactérias, impulsionou as pesquisas de agentes microbianos que impedissem estas mutações e que fossem biosseguros e economicamente viáveis. As nanopartículas de óxido de zinco (ZnO), por possuírem estas características, são amplamente estudadas para aplicação antibacteriana. No entanto, sua atividade catalítica é derivada de absorção de luz ultravioleta, com um "band gap" de 3,37 eV, o que demanda exposição da área a ser tratada a esta radiação de alta energia que pode ser prejudicial em caso de contato prolongado. Uma alternativa à diminuição desta energia é a dopagem do ZnO com metais de transição que sejam igualmente biosseguros. Neste trabalho, investigou-se a síntese de nanopartículas de ZnO e ZnO dopado com Cu, Co e Ni, e co-dopadas com Co e Ni, os quais foram escolhidos por possuírem biocompatibilidade comprovada e potencial de diminuição do "band gap" do ZnO acentuada. Estes foram sintetizados por método sol-gel, método simples e de baixo custo, com condições de reação diferenciadas das testadas na literatura, sendo que o pH (neutro - 6) e o agente (mono etilenoglicol) estabilizante testados apresentam novidade em sua utilização. A condição de calcinação foi comprovada por análise térmica TG/DTG e DSC e a caracterização dos compostos produzidos foi realizada por técnicas de Microscopia Eletrônica de Transmissão (TEM), Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM), Difração de Elétrons em Área Selecionada (SAED), Espectroscopia de Dispersão de Energia de fótons de Raios X (EDS) e Catodoluminescência (CL). Os resultados obtidos para as demais dopagens e co-dopagens com Ni e Co foram satisfatórios, com emissões em diversas posições da faixa do visível indicando quão promissores são seus testes e sua utilização como agentes antibacterianos. Palavras-chave: Agente Antibacteriano. ZnO. "Band Gap". Dopagem. Co- Dopagem.

Abstract: The crisis caused by bacterial resistance to commercial antibiotics caused by mutations that creates superbugs pushed the research of microbial agents capable of prevented these mutations, which were biosafety and economically viable. Nanoparticles of zinc oxide (ZnO) because they have these characteristics are widely studied as antibacterial agents. However, its catalytic activity is derived from ultraviolet light absorption, with a band gap of 3.37 eV, which demands exposure of the area to be treated to this high energy radiation that can be harmful in case of prolonged contact. An alternative to the reduction of this energy is the doping of ZnO with transition metals which are also biosafety. In this work, we investigated the synthesis of nanoparticles of ZnO and ZnO doped with copper, cobalt and nickel, which were chosen because they have established biocompatibility and a high potential for band gap alteration of the ZnO nanoparticles. These were synthesized by sol-gel method, simple and low-cost method, in different reaction conditions from those tested in the literature, with pH (neutral - 6) and stabilizing agent (mono ethylene glycol) tested have novelty in they use. The calcination condition was verified by thermal analysis TG/DTG and DSC, and the characterization of the produced compounds was carried out by Electron Transmission Electron Microscopy (TEM), Scanning Electron Microscopy (SEM), Selected Area Electron Diffraction SAED), X-Ray Photon Energy Dispersion (EDS) and Cathodoluminescence (CL) Spectroscopy. The results obtained for doping and co-doping ZnO with Ni and Co were satisfying, with emissions in several positions of the visible range indicating how promising their tests and their use as antibacterial agents are. Key-words: Antibacterial agent. ZnO. Band Gap. Doping. Co-Doping