Contribution to the characterization of reinforced silk fibers pulled out of silkworms directly fed with nanoparticles

• Autor(a) principal: Ramos, Nuno Filipe Oliveira
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: eng
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10348/9492
• topic: Fibra de seda; bicho da seda

Nos últimos anos, têm sido feitas várias tentativas de produzir fibras de seda (FS) com novas e melhoradas funcionalidades, alimentando os bichos da seda com nanopartículas (NP) orgânicas e inorgânicas. Este método “verde” evita o uso excessivo de recursos e mantém as propriedades intrínsecas das FS. As nanopartículas de óxido de ferro (NPOF) surgiram como uma ferramenta importante numa vasta variedade de aplicações biomédicas, como por exemplo como agente de contraste em imagiologia por ressonância magnética (IRM). Este trabalho teve como objetivo produzir FS funcionalizadas a partir de bichos da seda Bombyx mori alimentados com dietas modificadas contendo diferentes concentrações de NPOF (0.3 wt%, 1.5 wt%, 3 wt%, 4.5 wt% e 9 wt% de NPOF). Para alcançar este objetivo, bichos da seda foram alimentados com dietas modificadas contendo 0.3 wt% e 3 wt% de NPOF no 5º instar, e 4.5 wt% e 9 wt% de NPOF a partir do 3º e 5º instares. A análise por espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDS), revelou a presença de ferro nos casulos do grupo alimentado no 5º instar com 3 wt% de NPOF entre 0-1.50%, dos grupos alimentados a partir do 3º e 5º instares com 4.5 wt% de NPOF entre 0-1.80%, e do grupo alimentado no 5º instar com 9 wt% de NPOF entre 0-3.70%. Nos casulos do grupo alimentado no 5º instar com 0.3 wt% de NPOF não foi detetado ferro. Nas fibras após o degumming do grupo alimentado no 5º instar com 3 wt% de NPOF foi detetado ferro entre 0-0.25%, nas do grupo alimentado com 4.5 wt% de NPOF a partir do 3º instar foi detetado entre 0-0.46%, e nas do grupo alimentado com 4.5 wt% no 5º instar foi detetado entre 0-0.95%. Nas fibras após o degumming do grupo alimentado no 5º instar com 9 wt% de NPOF não foi detetado ferro. Nos filmes de fibroína foi detetado ferro entre 0-0.09% no grupo alimentado no 5º instar com 3 wt% de NPOF, entre 0- 1.48% no grupo alimentado a partir do 3º instar com 4.5 wt% de NPOF, e entre 0-0.62% no grupo alimentado no 5º instar com 4.5 wt% de NPOF. A morfologia das fibras dos casulos, fibras após o degumming e filmes de fibroína foi analisada por microscopia eletrónica de varrimento (MEV). As fibras dos casulos do grupo alimentado no 5º instar com 9 wt% de NPOF mostraram visíveis alterações, relativamente aos restantes grupos. As fibras após o degumming dos grupos alimentados a partir do 3º e 5º instares com 4.5 wt% de NPOF, e no 5º instar com 9 wt% de NPOF apresentaram detritos nas suas superfícies, enquanto que as do grupo alimentado no 5º instar com 3 wt% de NPOF apresentaram uma superfície lisa. O efeito toxicológico da concentração das NPOF nos bichos da seda B. mori também foi estudado. Para tal, os bichos da seda foram alimentados diariamente no 5º instar, com dietas modificadas contendo 0.3 wt%, 1.5 wt% e 3 wt% de NPOF. O crescimento larval (peso e comprimento) e sobrevivência dos bichos da seda foram monitorizados. Foi, também, avaliada a digestibilidade das dietas e realizada a análise histológica das larvas. Os bichos da seda dos grupos 1.5 wt% e 3 wt% de NPOF mostraram crescimento insuficiente e baixa sobrevivência, enquanto que o grupo 0.3 wt% de NPOF não foi afetado, assemelhando-se ao grupo controlo. O aumento da concentração de NPOF nas dietas levou a um aumento do conteúdo em ferro nas fezes dos bichos da seda. A análise histológica revelou que com o aumento de NPOF surgiram distúrbios celulares, aumento de espaços intercelulares no epitélio, e espaços no lúmen das glândulas sericígenas. O intestino médio mostrou distribuição irregular das células caliciformes e colunares, assim como alterações morfológicas e presença de células em apoptose. Foram observados aglomerados de NPOF no tubo digestivo das larvas, sugerindo que este tenha atuado como barreira, não permitindo que as NPOF fossem totalmente absorvidas nas glândulas sericígenas, e consequentemente incorporadas na seda. Assim, o uso de surfactantes e o revestimento das NPOF com polímeros parece necessário para prevenir a aglomeração das mesmas e para que consigam ser absorvidas nas glândulas sericígenas, sem provocar lesões no tubo digestivo dos bichos da seda.