Bioincorporação covalente de nanopartículas de quitosana contendo óleo essencial de eucalipto e lavanda em tecidos de algodão

Abstract

O algodão é uma das fibras mais utilizadas no setor têxtil e, como fibra natural, está propícia ao desenvolvimento de microorganismos. Visando resolver esse problema e conceder novas propriedades a esse produto, a funcionalização superficial da fibra pode ser realizada. O objetivo desse trabalho foi desenvolver uma nova metodologia para a funcionalização superficial de fibra de algodão, realizando a biooxidação catalisada por lacases seguida da incorporação covalente das nanopartículas de quitosana contendo óleo essencial de eucalipto ou lavanda, para obtenção de tecidos com propriedades antibacterianas. O processo de biooxidação da celulose foi otimizado considerando o tipo de lacase e o tipo de mediador empregados, assim como as condições de póstratamento. Através dos ensaios de tingimento e análises de FTIR, constatouse que as condições ótimas consistem no sistema empregando lacase de Pleurotus ostreatus, TEMPO como mediador e, um póstratamento com solução 1 mol/L de NaOH. As nanopartículas foram sintetizadas através do método de emulsificação óleoemágua seguida de gelificação iônica. A caracterização das nanopartículas confirmou a formação de nanopartículas esféricas com diâmetros em torno de 20 nm e a presença do óleo essencial de lavanda (OEL, 12,54%) ou de óleo essencial de eucalipto (OEE, 31,17%) no seu interior. As nanopartículas de quitosana foram então incorporadas ao tecido biooxidado através da reação dos grupamentos NH2 da quitosana aos grupamentos COOH da celulose oxidada, gerando uma ligação covalente. As caracterizações do tecido modificado indicaram que a oxidação empregando lacase foi realizada com sucesso. O ensaio antibacteriano com E. coli e S. aureus demonstrou uma redução no crescimento bacteriano dos tecidos funcionalizados com as nanopartículas de quitosana pura e contendo óleos essenciais, em comparação com a amostra controle. Além disso, o tecido modificado foi estável a, pelo menos, 5 lavagens, mostrando a efetividade da ligação das nanopartículas na superfície da fibra. Portanto, o presente trabalho desenvolveu uma metodologia branda e efetiva para biofuncionalização de fibra de algodão com nanopartículas de quitosana.

Abstract: Cotton is one of the most used fibers in the textile sector and, as a natural fiber, it is prone to the development of microorganisms. In order to solve this problem and grant new properties to this product, surface functionalization of the fiber can be carried out. The objective of this work was to develop a new methodology for the surface functionalization of cotton fiber, carrying out biooxidation catalyzed by laccases followed by the covalent incorporation of chitosan nanoparticles containing eucalyptus or lavender essential oil, to obtain fabrics with antibacterial properties. The cellulose biooxidation process was optimized considering the type of laccase and the type of mediator used, as well as the posttreatment conditions. Through dyeing tests and FTIR analyses, it was found that the optimal conditions consist of the system using laccase from Pleurotus ostreatus, TEMPO as a mediator and a posttreatment with 1 mol/L NaOH solution. The nanoparticles were synthesized using the oilinwater emulsification method followed by ionic gelation. The characterization of the nanoparticles confirmed the formation of spherical nanoparticles with diameters of about 20 nm and the presence of lavender essential oil (OEL, 12.54%) or eucalyptus essential oil (OEE, 31.17%) inside them. The chitosan nanoparticles were then incorporated into the biooxidized fabric through the reaction of the NH2 groups of chitosan with the COOH groups of the oxidized cellulose, generating a covalent bond. Characterizations of the modified fabric indicated that oxidation using laccase was carried out successfully. The antibacterial assay with E. coli and S. aureus demonstrated a reduction in bacterial growth in fabric functionalized with pure chitosan nanoparticles and containing essential oils, compared to the control sample. Furthermore, the modified fabric was stable for at least 5 washes, showing the effectiveness of the nanoparticles' binding to the fiber surface. Therefore, the present work developed a mild and effective methodology for biofunctionalization of cotton fiber with chitosan nanoparticles.