Efeito da adição de nano

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5063 (2023) Citar este artigo

Foram desenvolvidos os filmes biocompósitos à base de Hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) reforçados com nanopartículas de prata (AgNPs) e nanopartículas de óxido de titânio (TiO2-NPs). Algumas propriedades físicas e mecânicas: resistência à tração (TS), alongamento (E), módulo de elasticidade de Young (EM), permeabilidade ao vapor de água (PVA) e transparência foram determinadas. As propriedades antibacterianas desses filmes também foram estudadas. Os valores de resistência à tração do filme de HPMC reforçado com Ag NPs e TiO2-NPs e HPMC sem nanopartículas foram 39,24, 143,87 e 157,92 MPa, respectivamente. O alongamento do filme HMPC foi menor que o do filme HPMC reforçado com AgNPs e TiO2-NPs, os resultados foram 2, 35 e 42%, respectivamente. Além disso, o módulo de elasticidade do filme HMPC de Young foi determinado como sendo 19,62 MPa e o filme HPMC reforçado com AgNPs e TiO2-NPs foi 4,11 e 3,76 MPa, respectivamente. Os valores de WVP do filme HMPC foram superiores aos do filme HMPC reforçado com AgNPs e TiO2-NPs, onde foram 0,5076 × 10−3, 0,4596 × 10−3 e 0,4504 × 10−3 (g/msPa), respectivamente. Os filmes nanocompósitos demonstraram forte atividade antibacteriana contra bactérias patogênicas testadas na zona de superfície de contato. As atividades antibacterianas de AgNPs (~ 10 nm) a 80 ppm foram mais ativas do que 20 e 40 ppm contra patógenos de origem alimentar, ou seja, Bacillus cereus e Escherichia coli, os diâmetros da zona de inibição foram de 9 e 10 mm, respectivamente. Além disso, NPs de TiO2 (~ 50 nm) a 80 ppm foram mais ativos que 20 e 40 ppm contra B. cereus e Salmonella Typhimurium, os diâmetros da zona de inibição foram 11 e 10 mm, respectivamente.

No setor alimentar, a utilização de nanomateriais tornou-se muito importante e atrativa, especialmente materiais de embalagem. Filmes comestíveis e materiais de revestimento são comumente usados ​​como materiais de embalagem apropriados para prolongar a vida útil de alimentos frescos. Esses nanomateriais possuem propriedades distintas em comparação com outros materiais devido à sua alta relação entre área superficial e volume e outras propriedades físico-químicas únicas, como cor, solubilidade, resistência, difusividade, toxicidade, magnética, óptica e termodinâmica, etc.1. A nanotecnologia trouxe uma nova revolução industrial e tanto os países desenvolvidos como os países em desenvolvimento estão interessados ​​em investir mais nesta tecnologia2. Portanto, a nanotecnologia oferece uma ampla gama de oportunidades para o desenvolvimento e aplicação de estruturas, materiais ou sistemas com novas propriedades em diversas áreas como agricultura, alimentos e medicina, etc. A comercialização de nanoalimentos foi estimada em cerca de US$ 35,5 bilhões em 2013 e US$ 100 bilhões em 20203.

A celulose é o composto orgânico mais abundante no meio ambiente, sendo renovável, reciclável e biodegradável (em carbono, hidrogênio e oxigênio)4. Notavelmente, a celulose é mais adequada para fins de embalagem, pois não é um polímero termoplástico, enquanto seus derivados de éster (metilcelulose (MC), hidroxipropil metilcelulose (HPMC), hidroxipropil celulose (HPC) e etil celulose (EC)) são polímeros termoplásticos biodegradáveis. . A hidroxipropilmetilcelulose e o MC são solúveis em água fria, mas após aquecimento formam um gel termicamente reversível e relativamente duro pelo processo de aquecimento a 50–80 °C5,6. A hidroxipropilmetilcelulose é um material inodoro, insípido, transparente, estável, resistente ao óleo, não tóxico e comestível, com boas propriedades formadoras de filme. É um polímero não iônico com estrutura linear de moléculas de glicose, em que sua matriz é estabilizada por meio de ligações de hidrogênio7,8.

As nanopartículas de prata estão entre as nanopartículas mais exploradas, devido ao seu potencial antimicrobiano estabelecido contra múltiplos comensais e cepas patogênicas9. Além de cepas bacterianas, sabe-se que as nanopartículas de prata são inibitórias contra múltiplos fungos e também contra vários vírus10. A prata tem como alvo o metabolismo bacteriano ligando-se ao seu DNA, proteínas e enzimas; resultando em efeitos bacteriostáticos11. As nanopartículas de prata desestabilizam e perturbam as membranas externa e citoplasmática12. As nanopartículas de prata também inibem as enzimas da cadeia respiratória e também podem estimular a produção de espécies reativas de oxigênio (ERO)13.