Os Desafios do Aumento Sustentável da Produção Agrícola e o Potencial Uso de Carbon Dots como Moduladores de Processos Fotossintéticos em Plantas

Abstract

Os processos de síntese verde têm sido cada vez mais requisitados nos cenários atuais devido às questões de sustentabilidade e sua relativa viabilidade econômica. Neste contexto, destaca-se a importância dessas novas tecnologias no setor agrícola, que carece cada vez mais de desenvolvimento devido ao constante aumento da demanda por alimentos. Dessa forma, o uso de carbon dots (CD's) se torna uma alternativa promissora, em virtude de sua efetividade aplicada em processos fotossintéticos devido às suas propriedades ópticas. Carbon dots são, por definição, nanomateriais com propriedades fotoluminescentes que apresentam algumas vantagens, como biocompatibilidade, baixa citotoxicidade, controle de emissão de luz e absorção de multifótons. Nesse sentido, este estudo visa obter carbon dots sustentáveis com rendimento quântico (RQ) ajustável utilizando a biomassa do cambuci (Campomanesia phaea) e o extrato de mulala (Euclea natalensis) para aplicação nos processos fotossintéticos em plantas. Para isso, utilizou-se a pasta de cambuci, juntamente com o extrato de mulala, com pH corrigido em estufa com tempos e temperaturas distintos, seguindo um planejamento experimental do tipo Box-Behnken. Realizou-se o isolamento dos cloroplastos de folhas de alface comercializadas localmente, seguido da determinação do potencial fotossintético utilizando o reagente DCPIP. Os CD's obtidos foram caracterizados através da espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e potencial zeta. A reação de Hill foi realizada para determinar a atividade fotossintética e a absorbância em intervalo de 1 min foi determinada para se obter a curva padrão. Os resultados mostram que os CDs apresentaram RQ mínimo de 1,10% e máximo de 6,09%. De acordo com o planejamento experimental, todos os fatores foram estatisticamente significativos (p < 0,05). No entanto, o pH foi o fator que mais influenciou o rendimento quântico dos CDs. A concentração de clorofila, obtida através de uma correlação que considera a absorbância como parâmetro, foi de 18 μg/L. Ao montar o complexo cloroplasto-CD e aplicar o reagente DCPIP observou-se que o experimento de maior rendimento quântico demonstrou maior queda do reagente, indicando que ocorreu maior redução. Esse resultado comprova que o rendimento quântico está diretamente relacionado com a taxa de fotossíntese.