Síntese e aplicação de pontos quânticos produzidos por meio da biomassa e óleo da Moringa oleífera

Abstract

RESUMO: Este trabalho foi dividido em duas partes. Na primeira parte, pontos quânticos de grafeno (PQG) foram sintetizados a partir da biomassa de sementes de Moringa oleífera dopada com fósforo, utilizando um método hidrotérmico de baixo custo e renovável. A biomassa foi moída, peneirada (malha 30) e o pó classificado foi transferido para uma cápsula de teflon, colocada em um reator de aço inoxidável (210 ºC, 24 h). Posteriormente, 20 mL de água destilada foram adicionados aos PQG sintetizados, agitados por 30 minutos, filtrados através de papel de filtro Whatman, centrifugados (12000 rpm, 10 min) e filtrados através de uma membrana de 0,22 ?m. O filtrado foi dialisado em uma bolsa de diálise de celulose, com tamanho de corte de 3,5 kDa, por 7 dias em etanol absoluto (99,5%), com agitação suave, e o dialisado foi trocado a cada 24 horas. O dialisado foi seco a 105 ºC por 24 horas. Os PQG foram caracterizados por espectroscopia de dispersão de energia por raios-X (EDX), espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), absorção eletrônica UV-vis, emissão de fluorescência, difração de raios-X e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Os resultados mostram PQG com tamanho médio de 18,63 ± 4,24 nm e fluorescência intensa (azul brilhante) sob luz ultravioleta (365 nm). Nossos PQG apresentam potencial promissor para aplicação em bioimagem e bioanálise. Na segunda parte, pontos quânticos de carbono (PQC) foram sintetizados usando um reator hidrotérmico. O precursor para os PQC foi o óleo de sementes de Moringa oleífera, extraído usando uma proporção de 1:8 de etanol em massa por meio de extração assistida por ultrassom (50 ºC, 30 min). O extrato foi então purificado usando um evaporador rotativo (50 ºC, 50 rpm) para remover o solvente, seguido por centrifugação (12.000 rpm, 10 min). Posteriormente, o óleo foi transferido para uma cápsula revestida de teflon dentro de um reator de aço inoxidável e aquecido em um forno mufla (210 ºC, 24 h). Os PQC sintetizados foram então centrifugados (12.000 rpm, 10 min) e filtrados através de uma membrana de 0,22 ?m. Esses PQC exibiram alta fluorescência e, quando ativados fotodinamicamente com luz visível branca, mostraram a capacidade de inibir o crescimento da bactéria Gram-positiva Staphylococcus aureus, uma causa comum de infecções cutâneas. Portanto, o desenvolvimento de nanomateriais com propriedades antimicrobianas, por meio de uma rota simples, econômica e sustentável, é essencial para a saúde e segurança públicas

ABSTRACT: This work was divided into two parts. In the first part, graphene quantum dots (GQDs) were synthesized from phosphorus-doped Moringa oleifera seed biomass using a low-cost and renewable hydrothermal method. The biomass was ground, sieved (30 mesh), and the classified powder was transferred to a Teflon capsule, placed in a stainless-steel reactor (210 ºC, 24 h). Subsequently, 20 mL of distilled water were added to the synthesized GQDs, stirred for 30 minutes, filtered through Whatman filter paper, centrifuged (12000 rpm, 10 min), and filtered through a 0.22 ?m membrane. The filtrate was dialyzed in a cellulose dialysis bag, with a cut-off size of 3.5 kDa, for 7 days in absolute ethanol (99.5%), with gentle stirring, and the dialysate was exchanged every 24 hours. The dialysate was dried at 105 ºC for 24 hours. The GQDs were characterized by X-ray energy dispersive spectroscopy (EDX), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), UV-vis electronic absorption, fluorescence emission, X-ray Diffraction, and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM). The results show GQDs with an average size of 18.63 ± 4.24 nm and intense fluorescence (bright blue) under ultraviolet light (365 nm). Our GQDs exhibit promising potential for application in bioimaging and bioanalysis. In the second part, carbon quantum dots (CQDs) were synthesized using a hydrothermal reactor. The precursor for the CQDs was Moringa oleifera seed oil, extracted using a 1:8 ethanol-to-mass ratio through ultrasound-assisted extraction (50 ºC, 30 min). The extract was then purified using a rotary evaporator (50 ºC, 50 rpm) to remove the solvent, followed by centrifugation (12,000 rpm, 10 min). Subsequently, the oil was transferred to a Teflon-lined capsule within a stainless-steel reactor and heated in a muffle furnace (210 ºC, 24 h). The synthesized CQDs were then centrifuged (12,000 rpm, 10 min) and filtered through a 0.22 ?m membrane. These CQDs exhibited high fluorescence and, when activated photodynamically with white visible light, showed the ability to inhibit the growth of the Gram-positive bacterium Staphylococcus aureus, a common cause of skin infections. Therefore, the development of nanomaterials with antimicrobial properties, through a simple, cost-effective, and sustainable route, is essential for public health and safety