Síntese Verde de Nanopartículas de Ouro com Extrato de Casca de Mimosa tenuiflora: Citotoxicidade, Captura Celular e Degradação Catalítica de Azul de Metileno

Resumo

Nanopartículas de ouro (AuNPs) produzidas via química verde baseada em plantas oferecem amplas perspectivas biomédicas. Aqui relatamos AuNPs sintetizadas a partir de extrato de casca de Mimosa tenuiflora (Mt) sob concentrações controladas de precursor. Mt foi extraído em etanol‑água, e sua atividade antioxidante quantificada por ensaios DPPH e polifenóis totais. Os coloides AuMt resultantes exibiram morfologias diversas (20–200 nm) e foram caracterizados por TEM, XRD, UV‑Vis, FTIR e XPS. AuMt exibiu atividade catalítica na redução de azul de metileno (AM) por NaBH₄, com as menores partículas (AuMt1) mostrando constante de taxa de degradação de 8,24 × 10⁻³ s⁻¹ e 50 % de remoção de AM em 190 s. Estudos de citotoxicidade em células endoteliais de veia umbilical humana (HUVEC) revelaram efeitos moderados a 24–48 h, sem relação clara dose‑resposta. Microscopia confocal demonstrou localização citoplasmática de AuMt1 e acúmulo perinuclear de AuMt2, indicando internalização celular eficiente sem penetração nuclear. Estes achados posicionam AuMt como nanocarreadores e agentes catalíticos promissores em nanomedicina verde.

Introdução

A síntese one‑pot, mediada por plantas, de nanomateriais metálicos é alternativa ecológica a rotas convencionais, aproveitando agentes bio‑redutores e estabilizadores presentes em extratos vegetais. Casca de Mimosa tenuiflora é rica em taninos condensados, flavonoides, saponinas, alcaloides e amido, todos os quais podem reduzir Au³⁺ a Au⁰ e estabilizar as nanopartículas resultantes. Estudos prévios exploraram extratos de Mt para aplicações antibacterianas, antiprotozoárias e regenerativas de pele, ressaltando seu potencial antioxidante e conteúdo polifenólico. A ressonância de plasmon de superfície (SPR) de AuNPs é sensível a tamanho, forma e natureza química das moléculas estabilizadoras circundantes, influenciando propriedades ópticas e catalíticas. AuNPs sintetizadas verdemente têm sido aplicadas a remediação ambiental, incluindo degradação de corantes, e como sondas para detecção de íons metálicos ou teranóstica. O presente trabalho avalia AuNPs produzidas a partir de extrato de casca de Mt, avaliando suas características físico‑químicas, citotoxicidade em células HUVEC, captação celular e eficiência catalítica na degradação de AM.

Materiais e Métodos

Materiais e Preparação do Extrato

15 g de casca de Mt foi macerada em 70 mL etanol (99 %) e 30 mL água ultrapura (18 MΩ) por 15 dias à temperatura ambiente. O filtrado foi coletado, centrifugado (14.000 rpm, 1 h) e liofilizado para ensaios antioxidantes. A concentração do extrato Mt foi determinada como 32,5 mg mL⁻¹ via curva de calibração. Soluções precursoras de ouro de 5,3 mM (AuMt1) e 2,6 mM (AuMt2) foram preparadas em água ultrapura. Em cada síntese, 1,6 mL de extrato Mt e a solução de ouro foram misturados em tubo de 50 mL, vortexados a 3000 rpm por 10 s, e a mudança de cor resultante confirmou formação de AuNPs. Os coloides foram purificados por centrifugação repetida (14.000 rpm, 1 h) e ressuspensos em etanol, seguido por sonicação e etapa final de calor seco a 40 °C para obter nanocompósitos AuMt.

Técnicas de Caracterização

Espectros UV‑Vis (200–400 nm para extrato; 250–875 nm para AuMt) foram registrados em Perkin‑Elmer Lambda 40. Cinética SPR monitorada a 550–560 nm. Ensaios DPPH (300 µM) e polifenol total (Folin‑Ciocalteu) quantificaram capacidade antioxidante, expressa como % sequestro e equivalentes de ácido gálico, respectivamente. Potencial zeta e espalhamento dinâmico de luz (DLS) medidos em Malvern Zetasizer. Espectros FTIR (4500–500 cm⁻¹) e XPS (Au 4f, C 1s, O 1s) forneceram insights de química de superfície. TEM (JEOL 2010F, 200 keV) e HRTEM avaliaram morfologia e espaçamentos de rede; EDS confirmou composição elementar. XRD (Bruker D8 QUEST, CuKα) identificou fases cristalinas. Captação celular visualizada via microscopia confocal a laser (CLSM, Zeiss LSM 800) usando excitação a 640 nm. Citotoxicidade medida por ensaio MTT em células HUVEC (DMEM + 10 % FBS, 37 °C, 5 % CO₂) em concentrações 25–200 µg mL⁻¹ por 24 e 48 h. Coloração Live/Dead (calceína/etídio homodímero) complementou dados de viabilidade.

Degradação Catalítica de Azul de Metileno

AM (3,33 × 10⁻⁵ M) foi reduzido por NaBH₄ (100 mM) na presença de 90 µL AuMt (2 mg mL⁻¹). Monitoramento UV‑Vis a 660 nm resultou porcentagens de degradação (%D). Constante de taxa K derivada do gráfico linear de Langmuir‑Hinshelwood de ln(A/A₀) vs. tempo.

Resultados e Discussão

Síntese e Caracterização Antioxidante

O extrato Mt exibiu pico UV‑Vis proeminente a 280 nm, indicativo de polifenóis. Inibição DPPH atingiu 50 % a 12,5 µg mL⁻¹, comparável a vitamina C e catequinas. Conteúdo total de polifenóis foi 425 mg g⁻¹ equivalentes de ácido gálico, confirmando capacidade redutora do extrato.

Morfologia e Distribuição de Tamanho das AuNPs

Imagens TEM revelaram partículas AuMt1 com média de 40 nm e formas diversas, enquanto partículas AuMt2 médias de 150 nm e mais esféricas. Medidas DLS em água resultaram diâmetros hidrodinâmicos de 38 nm (AuMt1) e 150 nm (AuMt2), com potenciais zeta negativos (≤ −30 mV) favorecendo estabilidade coloidal. Em s‑DMEM, ambos sistemas mantiveram estabilidade (ζ ≈ −25 mV) mas exibiram aumentos modestos de tamanho devido à formação de coroa proteica (AuMt1: +34 nm; AuMt2: +43 nm).

Química de Superfície

Espectros FTIR mostraram estiramento O–H característico (≈ 3250 cm⁻¹) e vibrações C=O/C–O (≈ 1705 cm⁻¹) para ambas amostras AuMt, confirmando adsorção de taninos e flavonoides. Análise XPS indicou redução completa de Au³⁺ a Au⁰ (Au 4f₇/₂ a 84,9 eV). Espectros C 1s exibiram contribuições C=O, C–O e C–C, com AuMt2 exibindo fração C–O maior, consistente com maior oxidação superficial de grupos fenólicos durante síntese.

Citotoxicidade e Captação Celular

Ensaios MTT mostraram declínio moderado de viabilidade (10–30 %) a 24–48 h para concentrações ≥ 50 µg mL⁻¹, sem tendência clara dose‑dependente. Coloração Live/Dead confirmou alta viabilidade celular a 50 µg mL⁻¹. CLSM revelou dispersão citoplasmática de AuMt1 e localização perinuclear de AuMt2 após 24 h; reconstruções 3‑D confirmaram ausência de penetração nuclear, sugerindo genotoxicidade mínima. Intensidade de fluorescência quantitativa indicou razão de captação ~3:1 para AuMt1 sobre AuMt2, atribuível a menor tamanho, maior potencial zeta e coroa proteica mais fina.

Desempenho Catalítico

AuMt1 atingiu 50 % de degradação de AM em 190 s com constante de taxa K = 8,24 × 10⁻³ s⁻¹, superando AuMt2 (K = 3,54 × 10⁻³ s⁻¹). Atividade dependente de tamanho alinha‑se com área de superfície aumentada de nanopartículas menores.

Conclusões

Demonstramos síntese verde escalável de AuNPs em temperatura ambiente usando extrato de casca de Mimosa tenuiflora. Ajustando razão precursor/extrato, tamanho de partícula pode ser controlado precisamente. Nanopartículas AuMt exibem estabilidade coloidal favorável, citotoxicidade moderada, captação celular eficiente sem entrada nuclear e degradação catalítica robusta de azul de metileno. Sua fluorescência intrínseca em baixa potência de excitação aprimora ainda mais seu potencial como sondas fluorescentes e veículos de entrega de fármacos. Trabalhos futuros focarão em mitigar toxicidade através de engenharia de superfície e explorar aplicações biomédicas.