Colágeno

Aug 01, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 6104 (2022) Citar este artigo

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Neste trabalho, um novo catalisador híbrido orgânico-inorgânico magnético foi fabricado encapsulando nanopartículas de magnetita@sílica (Fe3O4@SiO2) com colágeno proteico Isinglass (IGPC) usando epicloridrina (ECH) como agente de reticulação. Os estudos de caracterização das partículas preparadas foram realizados por várias técnicas analíticas, especificamente, análise infravermelha por transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (SEM), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), magnetometria de amostra vibrante (VSM), espectroscopia de energia dispersiva de raios X. (EDS), difração de raios X (XRD), análise termogravimétrica (TGA) e análise de Brunauer-Emmett-Teller (BET). Os resultados de XRD mostraram uma fase cristalina e amorfa que contribuem para a magnetita e a cola de peixe, respectivamente. Além disso, a formação da estrutura núcleo/casca foi confirmada por imagens TEM. O Fe3O4@SiO2/ECH/IG sintetizado foi aplicado como catalisador heterogêneo bifuncional na síntese de derivados de espirooxindol através da reação multicomponente de ácidos isatina, malononitrila e CH que demonstrou suas excelentes propriedades catalíticas. As vantagens desta abordagem verde foram a baixa carga de catalisador, o curto tempo de reação, a estabilidade e a reciclabilidade em pelo menos quatro execuções.

Hoje em dia, o uso de catalisadores bifuncionais tornou-se um novo campo para promover reações químicas em vias e processos verdes e ecologicamente corretos. A fim de desenvolver novas abordagens que respeitem mais o ambiente, as estratégias de desenvolvimento de catalisadores estão agora orientadas para polímeros de origem natural, como polissacáridos ou proteínas provenientes de recursos renováveis, muitas vezes biocompatíveis e também mais biodegradáveis ​​do que os seus homólogos sintéticos. Catalisadores heterogêneos de base biológica, preparados a partir de polímeros naturais renováveis, têm recebido atenção significativa nos últimos anos devido às suas vantagens substanciais, como biodegradabilidade, estabilidade e reciclabilidade. A combinação de nanopartículas e polímeros biodegradáveis ​​pode resultar em nanobiocompósitos, que possuem potencial para diversas aplicações catalíticas e ambientais1,2,3,4,5.

Muitos suportes têm sido comumente usados ​​para a imobilização de polímeros naturais, como sílica, resinas, compósitos de sílica e materiais magnéticos, entre outros. Nanopartículas magnéticas baseadas em metais como Cu, Co, Fe e Ni fornecem um potente sistema de suporte sólido para imobilizar proteínas6,7,8,9,10, entre elas, as nanopartículas de magnetita (Fe3O4) possuem propriedades notáveis ​​como superparamagnetismo, baixa toxicidade , alta área superficial específica, biocompatibilidade e fácil separação o que os torna mais interessantes para os pesquisadores.

Uma das técnicas mais utilizadas para a imobilização de proteínas é a reticulação. Para materiais de colágeno, foram utilizados muitos reticulantes, como glutaraldeído, isocianatos, glioxal e carbodiimidas .

Polímeros naturais como polissacarídeos (celulose, quitosana, quitina, alginato, carragenina, lignina, fucoidan, etc.) e proteínas têm sido utilizados como catalisadores em transformações químicas12,13,14,15,16,17,18. O revestimento de partículas magnéticas com polímeros naturais permite que elas utilizem seus grupos funcionais para promover reações químicas e também para facilitar a separação19,20.

Com base no nosso interesse em transformar resíduos agrícolas e marinhos em materiais de valor agregado21,22,23, utilizamos Isinglass (IG), um polímero natural derivado da bexiga natatória de peixes com alto teor de proteína de colágeno, para encapsular nanopartículas de Fe3O4@SiO2 usando epicloridrina (ECH) como agente de reticulação. O material híbrido preparado denominado Fe3O4@SiO2/ECH/IG foi aplicado como catalisador heterogêneo bifuncional na síntese de derivados de espirooxindol. Tal material híbrido baseado em polímero natural IG com grupos ácidos e básicos demonstrou ser um catalisador muito eficaz em uma variedade de transformações químicas, incluindo a síntese de triazóis24, derivados de 4H-pirano25 e acoplamento de Suzuki26. O IG contém muitos aminoácidos cujas propriedades e desempenho catalítico foram demonstrados há muitos anos27,28.