Um filme biodegradável à base de celulose e tiazolidina com propriedade de proteção UV

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 7887 (2022) Citar este artigo

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A lógica atual é explorar novos filmes ecológicos de proteção UV baseados em celulose e tiazolidina. A celulose foi oxidada em dialdeído celulose (DAC) e tricarboxi celulose (TCC) por periodato e TEMPO/periodato/hipoclorito, respectivamente. Enquanto a E-3-amino-5-(fenildiazenil)-2-tioxotiazolidin-4-ona (TH) foi sintetizada pelo acoplamento do sal de diazônio com o 5-metileno da 2-tioxo-4-tiazolidinona. O DAC foi então acoplado ao TH através da reação de base de Schiff e incorporado ao TCC com diferentes proporções para obter filmes de proteção contra UV. 1HNMR, espectroscopia de infravermelho (FTIR) e análise termogravimétrica (TGA) foram utilizadas para investigar a estrutura química dos materiais sintetizados. Além disso, foram investigadas a morfologia, as propriedades térmicas, mecânicas e de proteção UV dos filmes. Os estudos de proteção UV revelaram que o filme com 10% de DAC-TH possui 99,88, 99,99 e 96,19% de bloqueio de UV (UVB), absorção de UV (UVA) e proteção ultravioleta (UPF), respectivamente. Além disso, os filmes preparados demonstraram atividade antimicrobiana promissora contra Escherichia coli, S. aureus, P. aeruginosa e Candida albicans. Finalmente, os filmes preparados não mostraram efeitos citotóxicos na linhagem celular HFB-4 de fibroblastos da pele humana normal.

Nas últimas décadas, os filmes poliméricos têm sido amplamente aplicados como materiais de embalagem em muitas indústrias primárias, como alimentos, medicamentos e dispositivos eletrônicos, por seu baixo custo significativo, leveza, boa elasticidade e alta transmitância . No entanto, os cientistas têm-se voltado para a criação de materiais biodegradáveis, com vozes crescentes a apelar à conservação ambiental e à tendência para a utilização de materiais amigos do ambiente3,4. Esses materiais, obtidos de fontes renováveis, são polímeros puros, produtos compósitos ou misturados, podendo ser classificados como polímeros verdes. Recentemente, os materiais celulósicos surgiram como uma forte alternativa aos polímeros sintéticos devido ao seu caráter único, biocompatível, biodegradável, não tóxico e livre de alérgenos5. Dependendo do seu grupo funcional, ele pode ser inserido na estrutura da sua cadeia através da modificação adequada. Parece o material mais promissor e desempenha um papel importante em muitas aplicações, como administração de medicamentos6, materiais condutores7,8, agentes fertilizantes9 e tratamento de água10. A celulose dialdeído (DAC) é a celulose oxidada mais amplamente utilizada com sítios altamente reativos. O periodato é amplamente utilizado para oxidar a celulose em celulose dialdeído . Oxida os grupos hidroxila vicinais da celulose em C2 e C36. Nos últimos anos, a celulose dialdeído tem recebido atenção crescente como um agente de reticulação ideal cujos grupos aldeído podem reticular com NH2 do aminoácido através da interação de bases de Schiff7.

Por outro lado, a construção de filmes de celulose com bloqueio de UV tornou-se uma necessidade urgente para desenvolvimento e aplicações adicionais como materiais de proteção UV biodegradáveis ​​e ecologicamente corretos . Muitas abordagens foram realizadas para desenvolver celulose com proteção contra UV por meio de tecnologia de tratamento térmico, apresentada como uma abordagem verde e direta para a preparação de celulose com bloqueio de UV. Porém, esse método depende da coloração amarela das fibras celulósicas durante o tratamento15,16. Além disso, os absorvedores de UV são considerados a tecnologia dominante para alcançar elevada proteção UV através da sua incorporação em filmes de celulose. Nesse contexto, o desenvolvimento de filmes de proteção UV à base de celulose altamente eficientes tem recebido grande atenção dos cientistas17. Absorvedores de UV orgânicos e inorgânicos são principalmente incorporados em filmes celulósicos para obter proteção UV, dependendo do tipo de grupo funcional inserido em sua cadeia principal .

Por outro lado, os compostos heterocíclicos podem ser encontrados em materiais naturais e sintéticos e são conhecidos principalmente pela sua significativa propriedade de absorção de UV18,19,20. A 3-amino-2-tioxotiazolidin-4-ona, comumente conhecida como rodanina, possui amplo espectro de atividades biológicas demonstrando atividade antisséptica, antiinflamatória, antiparasitária, antifúngica, antidiabética, antiviral e antineoplásica21,22,23. Muitos estudos foram realizados com derivados da rodanina para comprovar atividade antimicrobiana24,25. Além disso, seus derivados azo corantes são utilizados como quimiossensor espectrofotométrico para Fe3 + 26 com propriedades ópticas .