Material cerâmico com ação fotocatalítica degrada poluentes e bactérias

Estudo avaliou a atividade antibacteriana direta de NaNbO3 contra Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae (imagem: Daiane Fernandes et al./Ceramics International)

Agência FAPESP * – Pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF) colaboraram em uma investigação científica que revela o potencial do niobato de sódio (NaNbO₃) como um material com alta atividade fotocatalítica (capacidade de de acelerar uma reação química quando ele é 'ativado' pela luz) e ação antibacteriana, capaz de degradar poluentes e inativar bactérias de importância clínica.

O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

O trabalho examinou amostras de NaNbO₃ produzidas por síntese hidrotérmica assistida por microondas, com diferentes quantidades de íons de zinco incorporados à estrutura cristalina. O objetivo foi avaliar como a dopagem com zinco afeta a capacidade do material de fotodegradar corantes orgânicos e inativar bactérias patogênicas sob irradiação luminosa.

Os resultados mostram que a adição de pequenas quantidades de zinco (0,02 mmol) reduz a energia da banda proibida do material (a barreira de energia que o elétron precisa saltar para se tornar reativo), favorecendo a geração de pares elétron-buraco quando exposto à luz (cargas negativas e positivas que iniciam a reação química). Essa alteração eletrônica resultou em degradação completa de um corante modelo (Rhodamine B) em cerca de 45 minutos sob luz ultravioleta, evidenciando sua elevada atividade fotocatalítica.

O estudo foi publicado na revista Ceramics International.

Ação contra bactérias

Além da fotodegradação de poluentes, o estudo avaliou a atividade antibacteriana direta de NaNbO₃ contra três espécies bacterianas de grande relevância clínica: Escherichia coli, Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae.

Amostras de niobato de sódio sem adição de zinco demonstraram forte capacidade de inativar todas as três espécies, comprovando que o material pode agir como um agente antimicrobiano eficiente mesmo sem estímulos externos adicionais.

A dopagem com zinco também conferiu atividade antibacteriana, embora dependente da concentração de dopante (o composto, no caso o zinco, usado para modificar as propriedades do material). Os resultados ampliam a compreensão sobre como ajustes químicos finos podem modular tanto propriedades fotocatalíticas quanto biocidas de materiais cerâmicos.

Pesquisadores do CDMF estiveram envolvidos na metodologia experimental e caracterização dos materiais, integrando uma equipe multidisciplinar que inclui especialistas em ciência dos materiais, química de superfícies e propriedades biológicas de nanomateriais.

A pesquisa representa um passo importante na busca por materiais sustentáveis e multifuncionais capazes de tratar contaminantes químicos e biológicos em ambientes aquáticos e sanitários, com potencial de aplicação em sistemas de tratamento de água, desinfecção e remediação ambiental.

O artigo Sodium niobate with high photocatalytic activity for the removal of organic dye and inactivation of Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Klebsiella pneumoniae bacteria: the effect of Zn doping on these properties pode ser lido em: sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0272884225020164.

* Com informações do CDMF.