Síntese e caracterização de redes metalorgânicas e a busca pela atividade biomimética tipo peroxidase
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Data
2022-03-08Orientador
Silva, Thiago Barcellos da
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As redes metalorgânicas (MOF) são materiais porosos constituídos de íons metálicos coordenados com ligantes orgânicos, formando estruturas bidimensionais e tridimensionais. Desde seu surgimento, essas estruturas têm despertado a atenção para diversas aplicações considerando-se suas propriedades, como por exemplo, elevada área superficial, volume de poros e possibilidade de ajustes estruturais. Neste trabalho, foram sintetizadas à temperatura ambiente redes metalorgânicas constituídas pelo íon cobalto(II) e o ligante 2-metilimidazol, denominadas como ZIF-67, com três diferentes morfologias. As redes ZIF-67 com morfologia de microplacas (ZIF-67(MP)), nanofolhas (ZIF-67(NF)) e de dodecaedros rômbicos (ZIF-67(DR)), foram obtidas simplesmente variando-se a natureza do solvente no procedimento sintético. A caracterização morfológica e a análise da composição elementar das ZIF-67 revelaram que além da morfologia desejada, os materiais são constituídos de carbono, oxigênio, nitrogênio e cobalto, sem a presença de contaminantes. As técnicas de ATR - FTIR e de Difração de Raios-X foram empregadas para a avaliar a formação da rede e análise de fase cristalina, respectivamente. O método BET foi utilizado na determinação de porosidade e área superficial, sendo que a ZIF-67(DR) apresentou área superficial de 1.223,86 m2 g-1 e volume de poros de 0,72 cm3 g-1. Já para a ZIF-67(NF) e para a ZIF-67(MP), a área superficial foi estimada em 104,49 m2 g-1 e 38,18 cm3 g-1, respectivamente. Já o volume de poros foi de 0,47 cm3 g-1 (ZIF-67(NF)) e 0,048 cm3 g-1 (ZIF-67(MP)), respectivamente. As ZIF-67 sintetizadas foram aplicadas como catalisadores da reação de oxidação do substrato fenólico 2-metoxifenol (guaiacol) na presença de H2O2, apresentando comportamento mimético às enzimas peroxidases. A atividade específica (SA) e as constantes cinéticas de estado estacionário dos catalisadores ZIF-67 foram determinadas a partir do monitoramento da formação do produto tetraguaiacol utilizando para isso medidas de espectrofotometria no UV-Vis no comprimento de onda de 470 nm. A ZIF 67(MP) apresentou inicialmente a maior atividade específica (SA=0,006 U mg-1), seguida da ZIF-67(NF) (SA=0,003 U mg-1) e pela ZIF-67(DR) (SA=0,002 U mg-1). Os parâmetros reacionais de temperatura, pH e concentração de catalisador foram otimizados alterando-se um e mantendo os demais constantes. Assim, determinou-se que as condições ótimas de reação, entre os parâmetros estudados são em temperatura de 50ºC, pH 9 e concentração de catalisador de 0,284 mg mL-1. Com os parâmetros reacionais ajustados, as constantes cinéticas (Km e Vmáx) para as 3 morfologias de redes ZIF-67 foram determinadas pelo método de Michaelis-Menten e linearização de gráficos de duplo recíproco. As três redes exibiram comportamento cinético enzimático, atingindo o platô de saturação do sítio ativo. A rede ZIF-67(DR) foi o catalisador mimético com maior afinidade tanto para o substrato guaiacol, quanto para o H2O2 e também o que promoveu a maior taxa de conversão. [resumo fornecido pelo autor]