Efeito da dopagem de zinco e níquel nas propriedades fotocatalíticas e antimicrobiana da hidroxiapatita

Nanostructured hydroxyapatite (HAp) has been studied in advanced technologies in the catalytic area and in the field of biomedicine, such as drugs and protein transporters. In this work, HAp nanoparticles were synthesized by microwave-assisted hydrothermal method and doped with different concentr...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Nicácio, Tanara Caroline Nunes
Outros Autores: Motta, Fabiana Villela da
Formato: Dissertação
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Hidroxiapatita
Dopagem
Zinco
Níquel
Fotocatálise
Atividade antimicrobiana
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57492
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Nicácio, Tanara Caroline Nunes
Efeito da dopagem de zinco e níquel nas propriedades fotocatalíticas e antimicrobiana da hidroxiapatita
description Nanostructured hydroxyapatite (HAp) has been studied in advanced technologies in the catalytic area and in the field of biomedicine, such as drugs and protein transporters. In this work, HAp nanoparticles were synthesized by microwave-assisted hydrothermal method and doped with different concentrations of zinc and nickel ions. The samples were characterized by the X-ray diffraction technique (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and by field emission scanning electron microscopy (FEM-FEG), respectively. Optical properties were estimated in the UV-Vis region to calculate the gap energy value. The hydrothermal method used in this work proved to be efficient for obtaining HAp nanoparticles. The XRD patterns together with the structural refinement, showed the HAp formation for all samples, which corresponds to the hexagonal crystalline structure. There was no secondary phase formation, indicating that doping was successful. The FTIR spectra indicated that Zn2+ and Ni2+ doping in the HAp network did not change the vibrational modes of the main HAp functional groups. The SEM-FEG micrographs illustrated an agglomeration of the particles with the increase in the percentage of dopant ions in the structure, presenting nanorod formats. The gap energy of HAp doped and co-doped with zinc and nickel varied between 5.75 eV and 3.26 eV. The photocatalytic properties through the degradation of methylene blue dye (MB) under UV and solar irradiation were investigated, as well as the antimicrobial activity against gram positive (Staphylococcus aureus) and gram negative (Escherichia coli) bacteria. The results of the photocatalytic activity indicated 66.81% degradation of the MB dye under UV irradiation for the H5Z sample and 97.85% degradation when subjected to solar irradiation. To analyze the reuse applicability of the photometers, the samples were submitted to three cycles of reuse. The H5Z sample showed 55% efficiency after reuse cycles. The antimicrobial activity results showed that the H5Z, H5Z5N, H10Z5N and H15Z5N samples showed an inhibition zone of 18.5; 14.5; 18 and 17mm, respectively, against Gram negative bacteria (Escherichia coli), indicating the antibacterial effect of samples with higher percentages of zinc in the synthesized HAp structure. Thesamples did not show antimicrobial action against S.aureus bacteria.
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The samples were characterized by the X-ray diffraction technique (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and by field emission scanning electron microscopy (FEM-FEG), respectively. Optical properties were estimated in the UV-Vis region to calculate the gap energy value. The hydrothermal method used in this work proved to be efficient for obtaining HAp nanoparticles. The XRD patterns together with the structural refinement, showed the HAp formation for all samples, which corresponds to the hexagonal crystalline structure. There was no secondary phase formation, indicating that doping was successful. The FTIR spectra indicated that Zn2+ and Ni2+ doping in the HAp network did not change the vibrational modes of the main HAp functional groups. The SEM-FEG micrographs illustrated an agglomeration of the particles with the increase in the percentage of dopant ions in the structure, presenting nanorod formats. The gap energy of HAp doped and co-doped with zinc and nickel varied between 5.75 eV and 3.26 eV. The photocatalytic properties through the degradation of methylene blue dye (MB) under UV and solar irradiation were investigated, as well as the antimicrobial activity against gram positive (Staphylococcus aureus) and gram negative (Escherichia coli) bacteria. The results of the photocatalytic activity indicated 66.81% degradation of the MB dye under UV irradiation for the H5Z sample and 97.85% degradation when subjected to solar irradiation. To analyze the reuse applicability of the photometers, the samples were submitted to three cycles of reuse. The H5Z sample showed 55% efficiency after reuse cycles. The antimicrobial activity results showed that the H5Z, H5Z5N, H10Z5N and H15Z5N samples showed an inhibition zone of 18.5; 14.5; 18 and 17mm, respectively, against Gram negative bacteria (Escherichia coli), indicating the antibacterial effect of samples with higher percentages of zinc in the synthesized HAp structure. Thesamples did not show antimicrobial action against S.aureus bacteria. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES A hidroxiapatita nanoestruturada (HAp) vem sendo estudada em tecnologias avançadas na área catalítica e no campo da biomedicina, como fármacos e transportadores de proteínas. A hidroxiapatita é um biomaterial promissor, devido suas características de biocompatibilidade e bioatividade. Neste trabalho, nanopartículas de HAp foram sintetizadas pelo método hidrotérmico assistido por micro-ondas e dopadas com diferentes concentrações de íons de zinco e níquel. As amostras foram caracterizadas pela técnica de difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e pela microscopia eletrônica de varredura por emissão de campo (MEV-FEG), respectivamente. As propriedades ópticas foram analisadasna região do UV-Vis paracalcular o valor da energia de gap. O método hidrotérmico empregado neste trabalho mostrou-se eficiente para a obtenção das nanopartículas de HAp. Os padrões de DRX juntamente com o refinamento estrutural, mostraram a formação HAp para todas as amostras, que corresponde a estrutura cristalina hexagonal. Não houve formação defase secundária, indicando que a dopagem ocorreu com sucesso. Os espectros no FTIR indicaram que dopagem de Zn2+ e Ni2+ na rede da HAp não alterou os modos vibracionais dos principais grupos funcionais de HAp. As micrografias do MEV-FEG ilustraram uma aglomeração das partículas com o aumento da porcentagem de íons dopantes na estrutura, apresentando formatos de nanobastões. A energia de gap da HAp dopada e co-dopada com zinco e níquel variou entre 5,75 eV e 3,26 eV. Foram investigadas as propriedades fotocatalíticas através da degradação do corante azul de metileno (MB) sob irradiação UV e solar, bem como também a atividade antimicrobiana frente às bactérias gram positivas (Staphylococcus aureus) e gram negativas (Escherichia coli). Os resultados da atividade fotocatalítica indicaram 66,81% de degradação do corante MB sob irradiação UV para a amostra H5Z e 97,85% de degradação quando submetida a irradiação solar. Para analisar a aplicabilidade de reutilização dos fotocalisadores, as amostras foram submetidas a três ciclos de reuso. A amostra H5Z apresentou 55 % de eficiência após os ciclos de reuso. Os resultados da atividade antimicrobiana mostraram que as amostras H5Z, H5Z5N, H10Z5N e H15Z5N apresentaram um halo de inibição 18,5; 14,5; 18 e 17mm, respectivamente, frente às bactérias Gram negativa (Escherichia coli), indicando o efeito antibacteriano das amostras com maiores porcentagens de zinco na estrutura de HAp sintetizadas. As amostras não apresentaram ação antimicrobiana frente às bactérias S.aureus. 2024-09-21 2024-02-02T18:53:21Z 2023-07-31 masterThesis NICÁCIO, Tanara Caroline Nunes. Efeito da dopagem de zinco e níquel nas propriedades fotocatalíticas e antimicrobiana da hidroxiapatita. Orientadora: Dra. Fabiana Villela da Motta. 2023. 99f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57492 pt_BR Acesso Embargado application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE MATERIAIS

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