Desenvolvimento de um indicador metalocrômico verde para detecção seletiva e visual de íons cobre(II)

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12501 (2023) Citar este artigo

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Os íons de metais pesados, ou seja, cobre(II) (Cu(II)), são prejudiciais ao meio ambiente e à nossa saúde. A pesquisa atual estabeleceu um indicador sensível a metais eficiente e ecologicamente correto, que pode identificar íons Cu (II) nas formas líquida e sólida, utilizando extrato de antocianina obtido do fruto do jambolao (Syzgium cumini) que é incorporado em nanofibras de celulose bacteriana ( BCNF).Os parâmetros de cor do CIE Lab demonstraram que a ligação do Cu(II) causa uma mudança sensível na cor. Observou-se que a cor visível se alterou com o aumento da concentração de Cu(II). As nanofibras de celulose bacteriana alteradas com antocianina foram analisadas por ATR-FTIR e FESEM. A seletividade do sensor foi testada usando uma variedade de íons metálicos, como chumbo (Pb2+), cobalto (Co2+), cádmio (Cd2+), níquel (Ni2+), alumínio (Al3+), bário (Ba2+), manganês (Mn2+), zinco (Zn2+), mercúrio (Hg2+) e sódio (Na+). As descobertas demonstraram que o sensor sugerido apresentou excelente seletividade em relação ao íon Cu(II). O Cu(II) pode ser identificado com precisão usando a técnica de detecção, com limites de detecção variando de 10–400 ppm e 50–500 ppm para amostras líquidas e sólidas, respectivamente, e através da observação a olho nu. O sensor metalocrômico verde fabricado promete ser simples, barato, móvel e facilmente operável para a detecção em tempo real e no local de íons Cu (II).

Os íons cobre(II) são minerais importantes que compõem um regime alimentar balanceado e são encontrados em suplementos dietéticos e podem levar a doenças graves como dislexia e hipoglicemia1. Inúmeras indústrias liberam íons Cu(II) em seus processos de produção. Pode entrar na cadeia alimentar e acumular-se no corpo humano2,3,4. Os íons de cobre são contaminantes comuns produzidos pela corrosão de sistemas de tubulações domésticas e pela erosão de sedimentos naturais e podem causar distúrbios gastrointestinais, bem como danos ao fígado e aos rins. Portanto, são um dos importantes íons de metais pesados5. O desenvolvimento de sensores químicos altamente sensíveis e seletivos para a detecção de íons Cu(II) é urgentemente necessário devido aos seus potenciais efeitos adversos no meio ambiente e na saúde das pessoas. O exame de íons de metais pesados ​​pode ser executado usando diferentes métodos, incluindo espectrometria de absorção atômica e espectrometria de massa com plasma acoplado6, voltametria de redissolução anódica7,8, espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado9, microssondas10 e espectrometria de fluorescência de raios X11. Embora os métodos discutidos aqui tenham provado ser bem-sucedidos, seu uso é restrito devido aos seus requisitos tecnológicos avançados, natureza demorada, técnicas de amostragem destrutivas e procedimentos de preparação caros. Entre os vários métodos de identificação acessíveis hoje, tem havido um foco significativo nos sensores colorimétricos devido à sua simplicidade e aptidão para observação no local. Foi descoberto que vários detectores, predominantemente baseados em cores, incorporavam arranjos TMB-Ag (I), monólitos supermicroporosos ordenados bidimensionais e tridimensionais, nanopartículas de prata, nanomateriais de ouro e assim por diante. Apesar da sua eficácia, os produtos químicos são prejudiciais, pelo que é crucial explorar substâncias sensoriais ambientalmente seguras, como os pigmentos naturais.

As antocianinas são pigmentos solúveis em água presentes em plantas, frutas e vegetais que lhes conferem tonalidade avermelhada, azulada ou arroxeada15. Também fazem parte de um grupo de produtos químicos conhecidos como flavonóides, que possuem características antioxidantes e têm recebido atenção substancial no domínio da tecnologia de alimentos devido aos efeitos vantajosos que oferecem16. Em condições ácidas, a antocianina tem tendência a ficar vermelha, enquanto em condições neutras apresenta tonalidade azul ou roxa e em condições alcalinas apresenta tons verdes ou amarelos. Alimentos naturalmente presentes, como repolho roxo, rabanete, cenoura preta, uva, berinjela e outros alimentos coloridos, contêm antocianinas, mas a fruta tropical jambolao (Syzygium cumini) tem uma variedade de cores. O ingrediente principal do extrato de Jambolao, a antocianina, possui fortes propriedades antioxidantes. O pequeno fruto ovóide do jambolao, pertencente à família Myrtaceae e originário da Índia, amadurece de cor vermelho-púrpura a preto devido ao alto teor de antocianinas17,18.