Funcionalização de biopolímeros para neutralização de organofosforados

• Processo: 24/18342-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Estímulo a Vocações Científicas
• Data de Início da vigência: 20 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 01 de março de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Elisa Souza Orth
• Beneficiário: Izaque Junior Oliveira Silva
• Instituição Sede: Setor de Ciências Exatas. Universidade Federal do Paraná (UFPR). Ministério da Educação (Brasil)
• Assunto(s): Cinética química Catálise Organofosfatos Biopolímeros
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocatalisadores | catálise | géis neutralizantes | organofosfatos | Cinética Química e Catálise

Resumo

Organofosforados compreendem moléculas altamente tóxicas comumente utilizadas como agrotóxicos e armas químicas. Além disso, apresentam alta estabilidade química, o que torna o processo de controle e neutralização uma tarefa árdua e uma preocupação mundial. São necessárias respostas eficazes para casos de intoxicação, terrorismo, acidentes e desastres químicos. Alfa-nucleófilos (por exemplo, amidoximas) são espécies químicas altamente reativas, capazes de acelerar (i.e., catalisar) as reações de neutralização de organofosforados a moléculas menos tóxicas, mas apresentam desvantagens, como lixiviação, envenenamento da molécula ou não-seletividade. Os últimos trabalhos em nosso grupo de pesquisa mostraram que o ancoramento covalente de alfa-nucleófilos em biopolímeros é capaz de: i) modular a seletividade, ii) garantir que essas espécies químicas não lixiviem e não se envenenem, e ainda iii) manter a alta reatividade na neutralização de organofosforados, agindo como verdadeiros biocatalisadores. Além disso, é possível aproveitar a plataforma biopolimérica para processar esses catalisadores na forma sólida, coloidal ou gel, ampliando a gama de possíveis aplicações. O estudo e modificação química de polímeros naturais visando a obtenção de biocatalisadores para organofosforados é um projeto em andamento, conduzido pelo doutorando Willian Takarada. Até o momento, parâmetros de síntese foram otimizados para obter biocatalisadores derivados de alginato e celulose contendo grupos de alfa-nucleófilos (como ácidos hidroxâmicos e amidoximas), além do teste satisfatório dessas amostras na neutralização de um organofosforado modelo. Esse projeto propõe funcionalizar o biopolímero, carboximetilcelulose, com grupos amidoximas, pois esse material ainda não foi avaliado para esse propósito e sabe-se que os grupos vizinhos de ácidos carboxílicos podem potencializar a catálise. Além da síntese do biocatalisador, será realizada sua caracterização e estudo cinético para avaliar seu potencial na degradação de agentes tóxicos de organofosforados. Por fim, será preparado um gel neutralizante a partir do biopolímero e avaliado seu potencial para evitar intoxicação cutânea. Assim, espera-se obter ao fim do projeto, materiais sustentáveis que possuem potencial como catalisadores e também na remediação de intoxicação por agroquímicos, através de géis neutralizantes.