Desenvolvimento de nanocompósito incorporado com Carbon Dot derivado de ácido cítrico e etilenodiamina

Abstract

A demanda por alternativas sustentáveis a materiais convencionais de embalagens impulsiona a busca por materiais inusuais. Polímeros como quitosana (CS) e álcool polivinílico (PVA) destacam-se pela biocompatibilidade e capacidade de formação de filmes, embora apresentem limitações. A incorporação de nanomateriais, como Carbon dots (Cdots), tem surgido como método para adir propriedades ópticas, antioxidantes e de barreira. Este trabalho aborda o desenvolvimento de nanocompósitos à base de CS e PVA incorporados com Cdots sintetizados a partir de ácido cítrico e etilenodiamina, visando aplicações como filmes para embalagens de alimentos. A síntese assistida por micro-ondas utilizada para obtenção das nanopartículas foi bem sucedida quando observadas as características do material, bem como a elaboração dos filmes. O Cdot exibiu morfologia esférica majoritária, tamanho médio de 2,5 nm, estabilidade coloidal e grupos funcionais superficiais hidroxilas, amina e carbonila, características que conferiram alta hidrofilicidade, luminescência estável e comportamento óptico associado ao confinamento quântico. A incorporação dos Cdots às matrizes poliméricas resultou em filmes homogêneos, com compatibilidade química entre os constituintes, predomínio de caráter amorfo e incremento na estabilidade térmica em função da concentração de nanopartículas incorporadas. As análises ópticas demonstraram que os nanocompósitos que contém Cdots exibem propriedades fotoluminescentes e elevada capacidade de bloqueio de radiação ultravioleta diretamente relacionada a concentração de nanopartículas na matriz, abrangendo as regiões de radiação UVA, UVB e especialmente UVC, o que inferiu funcionalidade ao filme que atua como barreira de luz sendo classificado como embalagem ativa. Ensaios de atividade antioxidante revelaram efeito proporcional ao teor de Cdots incorporado, enquanto os testes de viabilidade celular in vitro confirmaram a ausência de citotoxicidade significativa, tanto para os Cdots isolados em solução, quanto para os filmes. Os estudos de cinética de liberação indicaram desprendimento estável e em baixas concentrações, dentro dos limites de segurança estabelecidos internacionalmente para materiais em contato com alimentos. Dessa forma, os resultados obtidos confirmam que os nanocompósitos desenvolvidos apresentam propriedades estruturais, ópticas, antioxidantes e de segurança biológica que os qualificam como potenciais materiais ativos e sustentáveis para embalagens alimentícias.