Nanopartículas de sílica

Muito comum lermos sobre nanopartículas reativas ou catalíticas que atuam de forma direta. E no caso de nanopartículas inertes, como é o caso da sílica? É sobre esse nanomaterial que vou abordar aqui neste artigo.

A sílica é o material mais abundante da crosta terrestre, formada por óxido de silício (SiO2). Nanopartículas de sílica são nanoestruturas que possuem alta área superficial estabilidade química e térmica. Tais características fazem delas excelentes substratos e suportes catalíticos.

As nanopartículas de sílica são consideradas “potes” modernos, nano reservatórios que podem servir como carreadores de biomoléculas.

Na área da biomédica o seu emprego e estudo vem trazendo melhorias quanto a dosagem e aplicação de fármacos pontual. A habilidade de adsorver biomoléculas em seu interior, decorrente da porosidade, permite a liberação do fármaco de forma lenta e controlada.

Morfologia das nanopartículas de sílica

Elas podem ser maciças ou porosas. As do tipo porosa atraem mais a atenção pela sua grande área superficial e pela habilidade de encapsular moléculas em seu interior. O tamanho da porosidade as classificam como microporosa (quando os poros são menores que 2nm), mesoporosa (poros entre 2 e 50nm) e macroporosa (quando poros são maiores que 50nm).

Os primeiros nanomateriais de sílica mesoporosas (MSN – Mesoporous Silica Nanoparticle) foram sintetizadas pela Mobil Oil Corporation. Essa nanoestrutura possuíam formas hexagonais e foi classificada como MCM-41.

Esquema de formação do nanomaterial de sílica mesoporosa do tipo MCM-41

Síntese de nanopartículas de sílica

Stöber em 1968 descreve uma rota sintética de nanopartículas de sílica  com base nos estudos de Kolbe em 1956.

A síntese constitui em uma hidrolização de um alcóxico de silício, geralmente o ortossilicato de tetraetilo (TEOS) em presença de etanol catalizada por uma base forte. Na etapa de condensação há a desalcoolização e formando assim grupos silanóis que darão início a polimerização.

Mecanismo da formação da sílica

A presença de grupos silanóis (Si-OH) contribuem muito para funcionalização do nanomaterial.

Para formar nanopartículas mesoporosas usa-se surfactante  formando miscelas que serão os moldes dos poros. Após a síntese deve-se retirar o tensoativo. Pode-se retirar mediante a energia térmica, com calcinação, ou então com solução ácida.

Aplicações

Na área médica, como foi descrito anteriormente, vem chamando muito a atenção. Não apenas na questão de aplicação pontual, liberação lenta e controlada como também a sua capacidade de ser multifuncional.

Podem ser funcionalizadas por moléculas que combinam propriedade de diagnosticar e tratar determinadas doenças. É mais comum vermos aplicação em câncer, da qual detecta e inicia o processo de terapia em seguida.

A habilidade de carreamento não se limita apenas na medicina. Nanopartículas de sílica podem ser aplicadas na agricultura como fertilizantes, herbicidas e pesticidas. A nanotecnologia está cada vez mais presente na agricultura podendo fazer mais com menos, diminuir a porção química economizando e diminuindo impactos ambientais.

Uma outra aplicação de nanopartículas de sílica é atuar como repelente de mosquito. Consiste em funcionalizá-la com material repelente – princípio ativo que no caso de mosquito é o DEET, como fizeram este estudo de Bae G. Y et al.

Certamente essas são apenas alguns exemplos e ainda há muito por vir.

Referência

Controlled Growth of Monodisperse Silica Spheres in the Micron Size Range 1
WERNER – DOI: 10.1016/0021-9797(68)90272-5

Silica-Based Mesoporous Organic–Inorganic Hybrid Materials – DOI: 10.1002/anie.200503075

Theranostic applications of mesoporous silica nanoparticles and their organic/inorganic hybrids – DOI: 10.1039/c3tb20249f

Superhydrophobicity of cotton fabrics treated with silica nanoparticles and water-repellent agent – DOI: 10.1016/j.jcis.2009.04.066