Publicação

Melaninas de origem marinha: caracterização química e termofísica

Detalhes bibliográficos
Resumo:	A necessidade de um conhecimento mais aprofundado acerca da estrutura e propriedades das melaninas tendo em vista novas aplicações deste biopolímero, sobretudo em áreas que envolvam elevadas temperaturas, despertou o interesse na realização deste trabalho. Para o estudo destes pigmentos, procedeu-se ao isolamento e caracterização de melaninas provenientes de dois organismos marinhos, o polvo e choco. Estas melaninas foram submetidas a vários processos de secagem e purificação, tendo-se avaliado a influência destes métodos nas suas propriedades finais. A análise recorrendo a técnicas de caracterização estrutural (espectroscopia IV, espectroscopia UV-Vis) e morfológica (SEM-EDS) permitiu concluir que estes tratamentos não produziram alterações significativas no biopolímero. No estudo das propriedades estruturais, morfológicas e ópticas das melaninas isoladas de fontes naturais, utilizou-se melanina sintética como termo de comparação, tendo-se avaliado a influência dos diferentes processos de (bio)síntese nas propriedades referidas. Concluiu-se que as melaninas de origem natural possuem propriedades acrescidas (nomeadamente ao nível da fotoprotecção) comparativamente a melanina sintética, para as quais muito contribuem o aspecto morfológico e estrutural das primeiras. Neste trabalho também as propriedades termofísicas das melaninas foram alvo de investigação. Do tratamento térmico da melanina extraída da tinta de choco (inicialmente um pó preto e amorfo) até 500 ºC, obteve-se um pó branco e cristalino. A análise por difracção de raios-X do material obtido sugere a presença de CaCO3 entre outros compostos, não tendo ocorrido uma decomposição total do biopolímero. A análise DSC da melanina isolada da tinta de choco permitiu concluir que este biopolímero e dotado de uma elevada capacidade de armazenamento de calor (Cp entre 6 kJkg-1K-1 e 10 kJkg-1K-1, consoante o grau de hidratação da amostra analisada), possibilitando a sua aplicação em processos que envolvam transferência e armazenamento de calor. O valor de ρCp deste material (entre 6,7 Jcm-3K-1 e 15,2 Jcm- 3K-1) revela-se bastante superior ao verificado nos fluidos de transferência de calor correntemente utilizados. A combinação deste material com fluidos que possam ser utilizados com este propósito (líquidos iónicos), formando ionanofluidos, poderá constituir uma alternativa ambiental e economicamente mais viável. Estudos de adsorção, recorrendo-se à técnica de espectroscopia UV-Vis, foram ainda realizados na melanina extraída da tinta de choco e seca por liofilização. Os resultados obtidos revelaram uma grande afinidade deste composto para corantes de natureza catiónica, pelo que poderá ser utilizado na descoloração de águas residuais, contaminadas com este tipo de compostos. Por fim, procedeu-se a síntese de melaninas utilizando-se condições reaccionais distintas, procurando a obtenção de melaninas morfologicamente semelhantes as de origem natural. Quatro processos de síntese foram testados, dos quais três envolviam autoxidação do L-DOPA em diferentes meios reaccionais e um outro oxidação do LDOPA na presença de H2O2, KI e nanopartículas V2O5. A análise espectroscópica (espectroscopia IV) do produto resultante destes processos de síntese indicou a presença de melanina. No entanto, o aspecto morfológico pretendido não foi alcançado. A reacção que envolveu a oxidação de L-DOPA recorrendo ao uso de H2O2, KI e nanopartículas V2O5 apresentou um rendimento razoável (0,62 mg melanina partindo-se de uma solução 1 mM L-DOPA). Desta reacção, importa destacar o carácter catalítico das nanopartículas, o que possibilitou a obtenção de uma quantidade razoável de melanina após 1 dia de reacção. Este período de tempo é considerado curto quando comparado com os métodos de autoxidação do L-DOPA correntemente utilizados, cuja reacção se prolonga por um período entre 3 -8 dias.
Autores principais:	Araújo, Marco Filipe Cerqueira
Assunto:	Cefalópodes Melanina Fotoprotecção Caracterização térmica Síntese Teses de mestrado - 2010
Ano:	2010
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade de Lisboa
Idioma:	português
Origem:	Repositório da Universidade de Lisboa

Descrição
Resumo:	A necessidade de um conhecimento mais aprofundado acerca da estrutura e propriedades das melaninas tendo em vista novas aplicações deste biopolímero, sobretudo em áreas que envolvam elevadas temperaturas, despertou o interesse na realização deste trabalho. Para o estudo destes pigmentos, procedeu-se ao isolamento e caracterização de melaninas provenientes de dois organismos marinhos, o polvo e choco. Estas melaninas foram submetidas a vários processos de secagem e purificação, tendo-se avaliado a influência destes métodos nas suas propriedades finais. A análise recorrendo a técnicas de caracterização estrutural (espectroscopia IV, espectroscopia UV-Vis) e morfológica (SEM-EDS) permitiu concluir que estes tratamentos não produziram alterações significativas no biopolímero. No estudo das propriedades estruturais, morfológicas e ópticas das melaninas isoladas de fontes naturais, utilizou-se melanina sintética como termo de comparação, tendo-se avaliado a influência dos diferentes processos de (bio)síntese nas propriedades referidas. Concluiu-se que as melaninas de origem natural possuem propriedades acrescidas (nomeadamente ao nível da fotoprotecção) comparativamente a melanina sintética, para as quais muito contribuem o aspecto morfológico e estrutural das primeiras. Neste trabalho também as propriedades termofísicas das melaninas foram alvo de investigação. Do tratamento térmico da melanina extraída da tinta de choco (inicialmente um pó preto e amorfo) até 500 ºC, obteve-se um pó branco e cristalino. A análise por difracção de raios-X do material obtido sugere a presença de CaCO3 entre outros compostos, não tendo ocorrido uma decomposição total do biopolímero. A análise DSC da melanina isolada da tinta de choco permitiu concluir que este biopolímero e dotado de uma elevada capacidade de armazenamento de calor (Cp entre 6 kJkg-1K-1 e 10 kJkg-1K-1, consoante o grau de hidratação da amostra analisada), possibilitando a sua aplicação em processos que envolvam transferência e armazenamento de calor. O valor de ρCp deste material (entre 6,7 Jcm-3K-1 e 15,2 Jcm- 3K-1) revela-se bastante superior ao verificado nos fluidos de transferência de calor correntemente utilizados. A combinação deste material com fluidos que possam ser utilizados com este propósito (líquidos iónicos), formando ionanofluidos, poderá constituir uma alternativa ambiental e economicamente mais viável. Estudos de adsorção, recorrendo-se à técnica de espectroscopia UV-Vis, foram ainda realizados na melanina extraída da tinta de choco e seca por liofilização. Os resultados obtidos revelaram uma grande afinidade deste composto para corantes de natureza catiónica, pelo que poderá ser utilizado na descoloração de águas residuais, contaminadas com este tipo de compostos. Por fim, procedeu-se a síntese de melaninas utilizando-se condições reaccionais distintas, procurando a obtenção de melaninas morfologicamente semelhantes as de origem natural. Quatro processos de síntese foram testados, dos quais três envolviam autoxidação do L-DOPA em diferentes meios reaccionais e um outro oxidação do LDOPA na presença de H2O2, KI e nanopartículas V2O5. A análise espectroscópica (espectroscopia IV) do produto resultante destes processos de síntese indicou a presença de melanina. No entanto, o aspecto morfológico pretendido não foi alcançado. A reacção que envolveu a oxidação de L-DOPA recorrendo ao uso de H2O2, KI e nanopartículas V2O5 apresentou um rendimento razoável (0,62 mg melanina partindo-se de uma solução 1 mM L-DOPA). Desta reacção, importa destacar o carácter catalítico das nanopartículas, o que possibilitou a obtenção de uma quantidade razoável de melanina após 1 dia de reacção. Este período de tempo é considerado curto quando comparado com os métodos de autoxidação do L-DOPA correntemente utilizados, cuja reacção se prolonga por um período entre 3 -8 dias.