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Título: Síntese e caracterização de materiais vítreos com capacidade biocida
Autor(es): Belusso, Laísa Caroline Schossler
Orientador(es): Schneider, Ricardo
Palavras-chave: Agentes antiinfecciosos
Vidro
Sinterização
Anti-infective agents
Glass
Sintering
Data do documento: 27-Mar-2019
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: Belusso, Laís Caroline Schossler. Síntese e caracterização de materiais vítreos com capacidade biocida. 2019. 74 f. Dissertação (Mestrado em Processos Químicos e Biotecnológicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2019.
Resumo: Neste trabalho, realizou-se a síntese e caracterização de vidros borofosfato dopados com íons de prata, obtidos através da tradicional técnica de melting-quenching e posterior crescimento de nanopartículas de prata metálica autosuportada através de simples processo de recozimento sob atmosfera de H2. Com o objetivo de aprimorar a estabilidade química do vidro, avaliou-se o efeito da concentração de íons Al3+ adicionados como modificadores na matriz nas proporções de 0 a 15 mol%. Avaliou-se, também, o impacto da concentração de alumínio nas aplicações como Surface Enhaced Raman Spectroscopy (SERS) e agente antimicrobiano. As espectroscopia no infravermelho e Raman revelaram que a adição de íons de alumínio na matriz conduzem à despolimerização das ligações originais com posterior formação de estruturas fosfato-alumínio. Observou-se que a adição de alumínio promove aumento na temperatura de transição vítrea, aprimorando a estabilidade química do vidro, fazendo com que as nanopartículas fiquem firmemente aderidas mesmo quando a superfície do vidro é exposta à umidade. A presença de íons de prata e prata metálica foi confirmada através das técnicas de espectroscopia fotoeletrônica de raios-X (XPS) e difração de raio-X de pó (DRX). A obtenção das nanopartículas se deu em temperaturas relativamente baixas e a manipulação de variáveis como tempo e temperatura de tratamento permitem o controle sobre o tamanho das nanopartículas formadas, permitindo a obtenção de um filme metálico nanoestruturado. O potencial antimicrobiano dos vidros dopados com íons de prata mostraram-se dependentes da concentração de alumínio na matriz, sendo sua eficácia condicionada à liberação de íons de prata, portanto, inversamente proporcional a concentração de íons Al3+. Os vidros dopados com prata mostraram-se altamente eficientes para aplicação como substrato SERS. Adicionalmente, vidros residuais do tipo soda-cal foram submetidos a processo de sinterização, dando origem à vitrocerâmicas com surpreendente potencial antimicrobiano, atribuídos à estrutura cristalina presente em meio a matriz amorfa, comprovada através de experimento de difração de elétrons (Selected Area Electron Diffraction - SAE).
Abstract: This work consisted in the synthesis and characterization of borophosphate glasses doped with silver ions obtained through the traditional melting-quenching technique and subsequent growth of self-supported silver metal nanoparticles using a simple annealing process under H2 (g) atmosphere at relatively low temperatures. In order to improve the chemical stability of the glass, the effect of the Al3+ ions concentration added as modifiers in the matrix in the ratios of 0 to 15 mol% was evaluated. The effect of the aluminum concentration on the SERS substrate and antimicrobial agent applications was also evaluated. Infrared and Raman spectroscopy revealed that the addition of aluminum ions in the glass matrix leads to depolymerization of the original bonds with subsequent formation of phosphate-aluminum structures. It has been observed that the addition of aluminum ions promotes an increase in the glass transition temperature, improving the chemical stability of the glass, causing the nanoparticles to become firmly grafted on the glass surface. The presence of silver ions and mettalic silver was confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Moreover the powder X-ray diffraction (PXRD) analysis confirms the metallic character of the silver nanoparticles. The antimicrobial potential of silver-doped glasses was dependent on the concentration of aluminum in the matrix, and its efficacy was conditioned to the release of silver ions, thus inversely proportional to the concentration of Al3+ ions. Silverdoped glasses were highly efficient for application as a SERS substrate. Residual soda-lime glasses were submitted to a sintering process, giving rise to glass-ceramics with surprising antimicrobial potential, attributed to the crystalline structure present in the amorphous matrix surface, verified by electron diffraction experiment (Selected Area Electron Diffraction- SAED).
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4497
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