Modificação superficial de carvão ativado com ozônio e fotoinserção de moléculas orgânicas

Abstract

Carvões ativados (AC) são utilizados como substratos na adsorção de biomateriais, pois permitem o carregamento de grandes quantidades de proteínas. Além disso, estes materiais podem ser incorporados para uma rápida transferência de elétrons. O tratamento de AC com ozônio tem demonstrado ser uma ótima técnica para inserção de grupos oxigenados na superfície do carvão, melhorando suas características e aplicações. O carvão ativado pode ser utilizado como suporte para a imobilização de proteínas, possibilitando o reuso e estabilidade das mesmas. A albumina (BSA), principal componente do sangue, é uma proteína capaz de ser excitada por luz UV, desencadeando reações fotoquímicas, tornando a fotoinserção uma alternativa para a ligação entre carvão ativado e BSA. O objetivo deste trabalho é a oxidação do carvão ativado com ozônio em diferentes condições e utilizar a luz UV (254nm)para inserir a albumina nos diferentes produtos de oxidação do carvão. Foram preparados três carvões por meio da oxidação com ozônio: AC.O3, AC.O3-H2O e AC.O3-NaOH. Os carvões preparados e o carvão comercial foram caracterizados por TGA/FTIR, FTIR, análise elementar e análise superficial pelo método BET. Os carvões foram fotolisados em um reator isotérmico com luz UV 254 nm durante 10 min, a reação foi acompanhada por quantificação do carbono orgânico total presente em solução e o sólido resultante caracterizado por FTIR, TGA/FTIR e análise elementar. As reações de fotoinserção ocorreram no mesmo reator UV com 1 g L-1 de albumina e 2 g L-1 de carvão. As caracterizações dos carvões demonstraram que os diferentes tratamentos produzem carvões com distintos graus de oxidação, sendo o AC.O3 o carvão que apresentou maior porcentagem de grupos carboxílicos em sua superfície e menor área superficial. As caracterizações das fotólises dos carvões apontaram para a liberação de grupos orgânicos dos carvões durante a reação, gerando assim grupos ativos a inserção. As análises de FTIR dos produtos das reações de fotoinserções com albumina indicaram o aparecimento de novas bandas, os termogramas a maior perda de massa, a análise elementar para a maior porcentagem de oxigênio em comparação aos respectivos carvões originais e a análise de XPS para o surgimento de ligações de nitrogênio (400,3 eV) características de amina de albumina.<br>

Abstract : Activated carbon (AC) is used as subtract in the adsorption of biomaterials, since it allows the charging of large amounts ofproteins. Moreover, these materials can be incorporated for quick electron transference. The treatment of AC with ozone has shown to be a great technic for insertion of oxygenated groups onto carbon surface, improving its characteristics and application. The AC can be used as support to immobilize proteins, making possible the reutilization and stability of this proteins. Albumin (BSA), main blood component, is a protein capable of being excited by UV light, starting photochemical reactions, making photoinsertionan an alternative to connect AC and BSA. The goal of this study is the oxidation of AC with ozone, in diverse conditions, and to use UV light (254nm) to insert albumin in different products of carbon oxidation. Three carbons were prepared by ozone oxidation: AC.O3, AC.O3-H2O and AC.O3-NaOH. The manufactured carbon and the commercial carbon were characterized by TGA/FTIR, FTIR, elemental analysis and surface analysis by BET method. The carbons were photolysed in an isothermal reactor by UV light 254 nm for 10 minutes, there action was followed by measuring the total organic carbon present in the solution and the resulting solid was characterized by TGA/FTIR, FTIR and elemental analysis. The photoinsertion occurred in the same UV reactor with 1 gL-1 of albumin and 2 gL-1of carbon. The carbon characterization showed that the different treatment resulted in carbons with diverse degrees of oxidation, being the AC.O3 the carbon that exhibited the largest percentage of carboxylic groups in its surface and the smallest superficial area. The carbon photolysis characterization pointed to the release of organic groups during the reaction, resulting in groups active to insertion. The FTIR analyses of albumin photoinsertion products indicated the appearance of new bands, the thermograms indicated bigger mass loss, elemental analysis showed more percentage of oxygen in those samples when compared with the original carbons, the XPS analysis indicated the presence of new nitrogen bonds (400.3 eV) typical of the amide from albumin.