Phytosynthesis of silver nanoparticlcs by Ilex paraguaríensis : physicochemical propcrtics and bioactivities

Tese (Doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociência e Nanobiotecnologia, 2019.O método de fitossíntese (síntese via plantas) permite que os metabólitos secundários presentes em uma planta atuem simultaneamente como agente redutor dos íons metálicos e estabilizante de nanopartículas de prata (AgNPs). Neste estudo, sete extratos de Ilex paraguaríensis, advindos das fitorregiões A, B e C, respectivamente Erechim, Canoinhas e Brasília, foram utilizados para produção de AgNPs, objetivando investigar a influência (i) da concentração do extrato aquoso em relação a temperatura reacional, (ii) do método de cultivo da planta, (iii) do aspecto do material e diferentes partes da planta utilizadas na reação, quanto às características dos extratos, propriedades físico-químicas das AgNPs e (iv) quanto às bioatividades antibacteriana e citotóxica em células de insetos, as quais algumas destas nanoformulações foram submetidas. Nesse contexto, os materiais foram caracterizados por espectrofotometria na região do UV-visível que indicou formação de AgNPs para cinco dos sete extratos; por espalhamento de luz dinâmico sugerindo AgNPs com diâmetro hidrodinâmico na faixa nanométrica para maioria das formulações; índices de polidispersividade baixos a moderados; e potencial Zeta negativo e sugestivo de instabilidade incipiente. As microscopias de força atômica e eletrônica de transmissão foram utilizadas para determinação das morfologias das AgNPs que forneceram resultados distintos, mostrando AgNPs esféricas ou quase-esféricas na primeira abordagem e com formas variadas na segunda. A difração de raios X confirmou as reflexões e perfis característicos da prata nanoestruturada. Os ensaios bioquímicos apontaram uma composição rica em compostos fenólicos e antioxidantes na I. paraguaríensis. A espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier indicou a presença do sal metálico de prata e de alguns dos grupamentos íuncionais correspondentes aos fitoquímicos tipicamente encontrados na planta; os quais também foram identificados em função das possíveis classes e compostos químicos, utilizando a cromatografia líquida de ultra-alta eficiência acoplada a espectrometria de massas com ionização por electrospray e ao detector de arranjo de fotodiodos. Em adição, as nanoformulações foram avaliadas contra E. coli e S. aureus, exibindo, no mínimo, atividade bacteriostática; e em linhagem celular de Spodoptera frugiperda (Sf21), demonstrando manutenção da viabilidade celular. Os resultados correspondentes às variáveis aqui exploradas mostraram-se potenciais para a contribuição do desenvolvimento de estudos relacionados aos eventos envolvidos na fitossíntese de AgNPs.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e Fundação de Apoio à Pesquisa do Distrito Federal (FAP/DF).The phytosynthesis method (synthesis using plants) allows the secondary metabolites present in a plant to act simultaneously as a metal ion reducing agent and silver nanoparticle stabilizer (AgNPs). In this study, seven extracts of Ilex paraguaríensis, from the phytoregions A, B and C, respectively Erechim, Canoinhas and Brasília, were used to produce AgNPs, aiming to investigate the influence (i) of aqueous extract concentration regardingreaction temperature, (ii) plant cultivation method, (iii) material aspect and different parts of the plant used in the reaction, as to the extract characteristics, physicochemical properties of the AgNPs and (iv) as to the antibacterial and cytotoxic (insect cells) bioactivities to which some of these nanoformulations were submitted. In this context, the materiais were characterized by spectrophotometry in the UV-visible region that indicated the formation of AgNPs for five of the seven extracts; by dynamic light scattering suggesting AgNPs with hydrodynamic diameter in the nanometric range for most formulations; low to moderate polydispersity índices; and Zeta potential negative and suggestive of incipient instability. Atomic force and transmission electron microscopy were used to determine the morphologies of the AgNPs that provided different results, showing spherical or quasi-spherical AgNPs in the first approach and with different forms in the second. X ray difffaction confirmed the reflections and characteristic profiles of nanostructured silver. The biochemical assays indicated a composition rich in phenolic compounds and antioxidants in I. paraguaríensis. Fourier transform infrared spectroscopy indicated the presence of silver metallic salt and some of the ftmctional groups correspondents to the phytochemicals typically found in the plant; which were also identified according to possible Chemical classes and compounds, using ultra-high performance liquid chromatography coupled to electrospray ionization mass spectrometry and photodiode array. In addition, nanoformulations were evaluated against E. coli and S. aureus, exhibiting at least bacteriostatic activity; and in the cell line of Spodoptera frugiperda (Sf21), demonstrating maintenance of cellular viability. The corresponding results to the variables here explored showed potential for the contribution of the studies development related to the events involved in the phytosynthesis of AgNPs