Pesquisadores usam material cerâmico com estrutura cristalina para degradar corantes e inativar bactérias

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Agência FAPESP* –Agência FAPESP * – Pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) colaboraram em uma investigação científica que revela o potencial do niobato de sódio (NaNbO3) como um material com alta atividade fotocatalítica (capacidade de de acelerar uma reação química quando ele é "ativado" pela luz) e ação antibacteriana, capaz de degradar poluentes e inativar bactérias de importância clínica.

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

O trabalho examinou amostras de NaNbO3 produzidas por síntese hidrotérmica assistida por microondas, com diferentes quantidades de íons de zinco incorporados à estrutura cristalina. O objetivo foi avaliar como a dopagem com zinco afeta a capacidade do material de fotodegradar corantes orgânicos e inativar bactérias patogênicas sob irradiação luminosa.

Os resultados mostram que a adição de pequenas quantidades de zinco (0,02 mmol) reduz a energia da banda proibida do material (a barreira de energia que o elétron precisa saltar para se tornar reativo), favorecendo a geração de pares elétron-buraco quando exposto à luz (cargas negativas e positivas que iniciam a reação química). Essa alteração eletrônica resultou em degradação completa de um corante modelo (Rhodamine B) em cerca de 45 minutos sob luz ultravioleta, evidenciando sua elevada atividade fotocatalítica.

O estudo foi publicado na revista Ceramics International.

Ação contra bactérias

Além da fotodegradação de poluentes, o estudo avaliou a atividade antibacteriana direta de NaNbO3 contra três espécies bacterianas de grande relevância clínica: Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae.

Amostras de niobato de sódio sem adição de zinco demonstraram forte capacidade de inativar todas as três espécies, comprovando que o material pode agir como um agente antimicrobiano eficiente mesmo sem estímulos externos adicionais.

A dopagem com zinco também conferiu atividade antibacteriana, embora dependente da concentração de dopante (o composto, no caso o zinco, usado para modificar as propriedades do material). Os resultados ampliam a compreensão sobre como ajustes químicos finos podem modular tanto propriedades fotocatalíticas quanto biocidas de materiais cerâmicos.

Pesquisadores do CDMF estiveram envolvidos na metodologia experimental e caracterização dos materiais, integrando uma equipe multidisciplinar que inclui especialistas em ciência dos materiais, química de superfícies e propriedades biológicas de nanomateriais.

A pesquisa representa um passo importante na busca por materiais sustentáveis e multifuncionais capazes de tratar contaminantes químicos e biológicos em ambientes aquáticos e sanitários, com potencial de aplicação em sistemas de tratamento de água, desinfecção e remediação ambiental.

O artigo Sodium niobate with high photocatalytic activity for the removal of organic dye and inactivation of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Klebsiella pneumoniae bacteria: the effect of Zn doping on these properties pode ser lido em: sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884225020164.

* Com informações do CDMF.

<p><strong>Agência FAPESP</strong> * – Pesquisadores do <strong><a href="https://bv.fapesp.br/pt/auxilios/58569/" target="_blank">Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais</a></strong> (<strong><a href="http://cdmf.org.br/" target="_blank">CDMF</a></strong>) colaboraram em uma investigação científica que revela o potencial do niobato de sódio (NaNbO<sub>3</sub>) como um material com alta atividade fotocatalítica (capacidade de de acelerar uma reação química quando ele é "ativado" pela luz) e ação antibacteriana, capaz de degradar poluentes e inativar bactérias de importância clínica.</p>

<p>O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (<strong><a href="https://cepid.fapesp.br/" target="_blank">CEPID</a></strong>) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).</p>

<p>O trabalho examinou amostras de NaNbO<sub>3</sub> produzidas por síntese hidrotérmica assistida por microondas, com diferentes quantidades de íons de zinco incorporados à estrutura cristalina. O objetivo foi avaliar como a dopagem com zinco afeta a capacidade do material de fotodegradar corantes orgânicos e inativar bactérias patogênicas sob irradiação luminosa.</p>

<p>Os resultados mostram que a adição de pequenas quantidades de zinco (0,02 mmol) reduz a energia da banda proibida do material (a barreira de energia que o elétron precisa saltar para se tornar reativo), favorecendo a geração de pares elétron-buraco quando exposto à luz (cargas negativas e positivas que iniciam a reação química). Essa alteração eletrônica resultou em degradação completa de um corante modelo (Rhodamine B) em cerca de 45 minutos sob luz ultravioleta, evidenciando sua elevada atividade fotocatalítica.</p>

<p>O estudo foi <strong><a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884225020164?via%3Dihub" target="_blank">publicado</a></strong> na revista <em>Ceramics International</em>.</p>

<p><strong>Ação contra bactérias</strong></p>

<p>Além da fotodegradação de poluentes, o estudo avaliou a atividade antibacteriana direta de NaNbO<sub>3</sub> contra três espécies bacterianas de grande relevância clínica: <em>Escherichia coli</em>, <em>Staphylococcus aureus</em> e <em>Klebsiella pneumoniae</em>.</p>

<p>Amostras de niobato de sódio sem adição de zinco demonstraram forte capacidade de inativar todas as três espécies, comprovando que o material pode agir como um agente antimicrobiano eficiente mesmo sem estímulos externos adicionais.</p>

<p>A dopagem com zinco também conferiu atividade antibacteriana, embora dependente da concentração de dopante (o composto, no caso o zinco, usado para modificar as propriedades do material). Os resultados ampliam a compreensão sobre como ajustes químicos finos podem modular tanto propriedades fotocatalíticas quanto biocidas de materiais cerâmicos.</p>

<p>Pesquisadores do CDMF estiveram envolvidos na metodologia experimental e caracterização dos materiais, integrando uma equipe multidisciplinar que inclui especialistas em ciência dos materiais, química de superfícies e propriedades biológicas de nanomateriais.</p>

<p>A pesquisa representa um passo importante na busca por materiais sustentáveis e multifuncionais capazes de tratar contaminantes químicos e biológicos em ambientes aquáticos e sanitários, com potencial de aplicação em sistemas de tratamento de água, desinfecção e remediação ambiental.</p>

<p>O artigo <em>Sodium niobate with high photocatalytic activity for the removal of organic dye and inactivation of </em>Escherichia coli<em>, </em>Staphylococcus aureus<em>, and </em>Klebsiella pneumoniae<em> bacteria: the effect of Zn doping on these properties</em> pode ser lido em: <a href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884225020164" target="_blank"><strong>sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884225020164</strong></a>.</p>

<p>* <em>Com informações do CDMF</em>.<br />
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