Biblioteca Digital de Teses e Dissertações PÓS-GRADUAÇÃO SCTRICTO SENSU Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais
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Tipo: Dissertação
Título: Nanoestruturas à base de nióbio funcionalizadas com antioxidantes naturais: uma abordagem para aplicações biomédicas de alto desempenho
Autor(es): OLIVEIRA, Pablo Araujo
Primeiro Orientador: SLADE, Natalia Bueno Leite
metadata.dc.contributor.advisor-co1: MORETO, Jeferson Aparecido
Resumo: O ácido ascórbico (AA), o ácido tânico (AT) e a quercetina (QUE) são antioxidantes naturais que exibem potencial no tratamento e prevenção de várias doenças. No entanto, suas eficácias são limitadas pela baixa absorção e degradação em condições fisiológicas. O nióbio (Nb) é um metal de transição que apresenta boa estabilidade química em meios agressivos, resistência à corrosão e potencial para compor materiais biocompatíveis para aplicações biomédicas. Neste estudo, óxido de nióbio hidratado foi sintetizado e funcionalizado com AA, AT e QUE para obtenção de sistemas nanoestruturados com propriedades bioativas. A síntese envolveu a dissolução do precursor metálico (NbCl5) em água deionizada e a funcionalização ocorreu por dois métodos: (1) durante o processo de redução do precursor metálico e síntese do material não funcionalizado e (2) após o processo de síntese, por imersão do material base em solução contendo os antioxidantes de interesse. Os materiais foram caracterizados por espectroscopia UV-Vis, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura e transmissão (MEVT), microscopia eletrônica de varredura acoplada à espectrometria de raios X por dispersão de energia (MEV/EDX) e medidas de potencial zeta. Os resultados obtidos indicam a formação de materiais nanoestruturados à base de pentóxido de nióbio hidratado (Nb2O5·nH2O), característica que foi mantida mesmo após a funcionalização com os compostos antioxidantes, independentemente da metodologia empregada. As medidas de potencial zeta e as análises de EDX indicam a metodologia 2 como a mais eficaz para a obtenção de sistemas mais dispersos e com a maior concentração dos bioativos. Quanto aos ensaios de viabilidade celular, os processos de funcionalização, independente do método e bioativo utilizado, reduziram a concentração citotóxica do material não funcionalizado de 62,5 para 125 μg mL-1. Por fim, todos os materiais exibiram atividades contra a formação de biofilme bacteriano de Escherichia coli. Além disso, exceto para as nanoestruturas à base de nióbio funcionalizadas com AA, os materiais sintetizados também exibiram propriedades bactericidas. Neste sentido, é possível concluir que a síntese e a funcionalização dos materiais nanoestruturados de Nb propostas neste trabalho constitui uma estratégia promissora para ampliar a utilização do Nb em aplicações biomédicas.
Abstract: Ascorbic acid (AA), tannic acid (TA), and quercetin (QUE) are natural antioxidants that exhibit potential in the treatment and prevention of various diseases. However, their efficacy is limited by low absorption and degradation under physiological conditions. Niobium (Nb) is a transition metal that presents good chemical stability in aggressive environments, corrosion resistance, and potential for composing biocompatible materials for biomedical applications. In this study, hydrated niobium oxide was synthesized and functionalized with AA, TA, and QUE to obtain nanostructured systems with bioactive properties. The synthesis involved dissolving the metallic precursor (NbCl5) in deionized water, and the functionalization was carried out using two methods: (1) during the reduction of the metallic precursor and synthesis of the non-functionalized material, and (2) after the synthesis process, by immersing the base material in a solution containing the antioxidants of interest. The materials were characterized by UV-Vis spectroscopy, Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy, Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), scanning and transmission electron microscopy (STEM), scanning electron microscopy coupled with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDX), and zeta potential measurements. The results indicate the formation of nanostructured materials based on hydrated niobium pentoxide (Nb2O5·nH2O), a characteristic that was preserved even after functionalization with the antioxidant compounds, regardless of the method employed. Zeta potential measurements and EDX analyses indicate that Method 2 was more effective in producing more dispersed systems with higher concentrations of bioactive compounds. Regarding the cell viability assays, the functionalization processes, regardless of the method and antioxidant used, increased the cytotoxic concentration threshold of the non-functionalized material from 62,5 to 125 μg mL-1. Finally, all materials exhibited activity against Escherichia coli biofilm formation. Furthermore, except for the niobium-based nanostructures functionalized with AA, the synthesized materials also demonstrated bactericidal properties. Therefore, it can be concluded that the synthesis and functionalization of Nb-based nanostructured materials proposed in this work represent a promising strategy to expand the use of Nb in biomedical applications.
Palavras-chave: Nanoestruturas de nióbio.
Funcionalização de materiais.
Antioxidantes naturais.
Nanotecnologia.
Niobium nanostructures.
Material functionalization.
Natural antioxidants.
Nanotechnology.
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da Instituição: UFTM
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Ciências Biológicas e Naturais - ICBN
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós Graduação em Ciência e Tecnologia dos Materiais
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://bdtd.uftm.edu.br/handle/123456789/2033
Data do documento: 29-Mai-2025
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