Estudo pode levar ao desenvolvimento de materiais biocidas de baixo custo

Experimento com semicondutor fosfato de prata revelou mecanismo inédito de formação de espécies reativas de oxigênio – moléculas tóxicas que podem causar a morte de patógenos

Agência FAPESP* – Um estudo teórico-experimental com a participação de pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) chegou a conclusões inéditas sobre a atividade biocida do semicondutor fosfato de prata. Descrito em “artigo” publicado no The Journal of Physical Chemistry C, o trabalho demonstrou que essa atividade está associada à formação de espécies reativas de oxigênio (ROS, na sigla em inglês). Essas moléculas altamente instáveis são capazes de gerar estresse oxidativo e causar a morte de patógenos.

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

No estudo, simulações computacionais atomísticas fundamentadas na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) propiciaram a identificação de um mecanismo até então inédito na formação de ROS. Esse mecanismo envolve a ativação cooperativa de uma molécula de água e uma molécula de oxigênio na superfície do fosfato de prata.

A DFT é uma das principais teorias da mecânica quântica. Tem sido usada para descrever propriedades eletrônicas na física do estado sólido, química quântica, ciência dos materiais, bioquímica, biologia, nanossistemas e sistemas em escala atômica.

Os pesquisadores constataram que a superfície do semicondutor atua como um catalisador, facilitando a transferência de elétrons da molécula de água para a superfície e, a partir daí, para a molécula de oxigênio. O processo resulta na formação das espécies precursoras dos ROS: hidroxila e superóxido.

Miguel San-Miguel, pesquisador associado ao CDMF e um dos autores do artigo, explicou que os resultados abrem perspectivas inovadoras para o entendimento da formação de ROS em materiais baseados em semicondutores de prata. Explicou também que eles possibilitam a exploração em outros materiais do mecanismo identificado, favorecendo a pesquisa de aplicações biocidas de baixo custo. “Esse avanço não apenas aprimora o conhecimento teórico sobre o assunto, mas também oferece potenciais implicações práticas para a utilização efetiva desses materiais em contextos biológicos”, afirma.

O estudo contou com a participação de pesquisadores da UFSCar, Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), Universitat Jaume I e Universitat de València, ambas da Espanha, e Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

O artigo A Tale of Reactive Oxygen Species on the Ag₃PO₄(110) Surface pode ser lido em: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.3c06321.

* Com informações do CDMF.