Dentre as vantagens que as diferenciam de outros tipos de catalisadores, tem-se a alta seletividade, que pode ser posicional, quiral ou funcional. Tal característica é interessante para a síntese orgânica, visto que pode-se obter, em uma reação, apenas um enantiômero do composto, ao invés de uma mistura racêmica, evitando interações biológicas indesejadas na produção de medicamentos. Além disso, essa seletividade diminui a geração de resíduos e evita o uso de etapas de proteção e desproteção. Outros benefícios dos biocatalisadores são relativos à sua baixa toxicidade; ao seu processo mais seguro, devido às condições reacionais amenas, e à sua biodegradabilidade.

As enzimas podem ser utilizadas na forma de células inteiras; purificadas ou imobilizadas. A última é uma maneira de reduzir algumas limitações apresentadas pelas anteriores, pois ela possui alta produtividade, por conta da maior concentração do catalisador; melhor custo-benefício; menor produção de resíduos e é reutilizável.

A imobilização enzimática pode ser classificada de acordo com o método utilizado (Figura 1), ou seja, por métodos físicos, como adsorção e aprisionamento, os quais aumentam a atividade catalítica das enzimas e por métodos químicos, como ligação covalente e ligação cruzada, os quais mantém, por períodos mais longos, a estabilidade. No primeiro método, a adsorção pode envolver as forças de Van der Waals, ligações hidrofóbicas e de hidrogênio entre a enzima e o suporte; enquanto o aprisionamento estabelece uma restrição da enzima no interior de uma rede polimérica. Para o segundo, a ligação covalente gera complexos covalentes estáveis entre os grupos funcionais do catalisador e da superfície do suporte; já na ligação cruzada, ocorre a conexão das enzimas entre si a partir de moléculas ativas, agrupadas por interações químicas.

Figura 1: Métodos de Imobilização Enzimática

Fonte: Adaptado de NUNES et al. (2021)

Ao combinar a imobilização enzimática com a química de fluxo contínuo, pode-se obter ainda mais vantagens, por exemplo: maior reprodutibilidade, reuso contínuo do biocatalisador, maior estabilidade e menor inibição do uso do catalisador biológico. O fluxo Biocatalítico (Figura 2) é iniciado quando a bomba, que pode ser peristáltica, de seringa etc, fornece quantidades iguais de substratos para o equipamento. Assim, os reagentes entram por caminhos diferentes e em pequenos volumes, de tal forma que num determinado ponto ocorre sua mistura, sendo homogeneizado pelo reator de bobina. Em seguida, a reação é catalisada ao passar pelo reator de coluna empacotado com as enzimas imobilizadas, para, por fim, obter-se o produto formado e coletá-lo.

Figura 2: Esquema de alguns componentes do Fluxo Biocatalítico

Fonte: Adaptado de TAMBORINI et al. (2018)

As aplicações das enzimas são diversas, como a recuperação de prata, e engloba também setores como a indústria do couro, cosmética e química. Além disso, associado à química de fluxo contínuo, pode-se exemplificar a tripsina e a ω-transaminase. O uso da tripsina imobilizada por ligação covalente na digestão enzimática, que é uma das etapas para identificação de proteínas, acelerou o processo de 5 horas para 118 segundos. Por fim, as aminas quirais, as quais são usadas como blocos construtores de fármacos, podem obter um excesso enantiomérico de 99% quando submetidas à aminação assimétrica de cetonas catalisadas por ω-transaminases imobilizadas por confinamento.

Bibliografia

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TAMBORINI, Lucia et al. Flow bioreactors as complementary tools for biocatalytic process intensification. Trends in biotechnology, v. 36, n. 1, p. 73-88, 2018.
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Figura 1: Estrutura do ácido hialurônico.
Fonte: Academic, 2022.

  Tal substância foi descoberta e isolada por Karl Meyer e John Palmer, seu assistente, em 1934, na Universidade da Columbia, em Nova York, através do corpo vítreo do globo ocular de bovinos no Laboratório de Bioquímica. Posteriormente, em 1937, a produção de AH a partir de micro-organismos foi estudada, visto que Kendall e colaboradores perceberam que um componente da cápsula bacteriana, como a do gênero Streptococcus, era semelhante ao AH. Assim, utiliza-se processos fermentativos com essa bactéria para obtenção comercial do AH desde 1980, além de outros métodos, como a extração de tecidos animais e a síntese biológica com Organismos Geneticamente Modificados.

  Atualmente, sabe-se que em pH neutro, o AH se encontra na sua forma de poliânion, um polímero com cargas negativas em sua cadeia, sendo classificado como hialuronato. Já nos sistemas fisiológicos, está presente na sua forma de sal, o hialuronato de sódio, pois os íons de sódio (Na⁺) se ligam aos grupos éster (COOˉ) do ácido hialurônico. No ser vivo, ocorre a síntese do sal sódico do ácido hialurônico através das enzimas chamadas hialuronato sintase. Enquanto sua degradação, em geral, acontece por dois mecanismos: a ação enzimática das hialuronidases, por meio de reações de hidrólise, e reações de oxidação por espécies reativas de oxigênio, que são instáveis devido aos seus elétrons desemparelhados e altamente reativas. Assim, o tempo de meia-vida do AH é de 24 horas na pele.

  O hialuronato possui diferentes massas moleculares e pode adotar várias conformações, lineares ou esféricas, apresentando, com isso, propriedades interessantes, por exemplo: higroscopicidade, viscoelasticidade, viscosidade, biocompatibilidade, antioxidação etc.  A sua alta afinidade com água ocorre porque, em solução aquosa neutra, as ligações de hidrogênio entre água, carboxila e N-acetil são estabelecidas, assim, para 1 grama de AH podem se ligar cerca de 6 litros de água.

  Portanto, dada as várias regiões de ligação na molécula do AH, possibilitando modificações químicas a partir de grupos reativos, e as suas características, sua aplicabilidade é encontrada em inúmeras áreas, como: na dermatologia, com uso de preenchimentos faciais e produtos antienvelhecimento; na odontologia, para tratamento de implantes; na reumatologia, para auxiliar em procedimentos contra doenças no sistema articular dos ossos e na oftalmologia, como ingrediente de colírios.

Bibliografia

BEZERRA, Djéssika Eller. Ácido hialurónico: uma molécula versátil. 2021.

GOMES, Antonio Milton Vieira. Investigação das etapas limitantes durante a síntese de Ácido Hialurônico em Kluyveromyces lactis. 2021.

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Em 1856, o químico William Henry Perkin, aos seus 18 anos, descobriu acidentalmente a Mauveína. Seu tutor era o August W. Von Hofmann, o qual lhe sugeriu que produzisse artificialmente a quinina, um alcalóide que é antimalárico. A princípio, Perkin fez a dimerização oxidativa da Alil toluidina na presença de dicromato de potássio (K₂CrO₇), a fim de obter a quinina, como prevista na Figura 1.

  Figura 1: Proposta de rota sintética para produzir Quinina
Fonte: ChemDraw Online

Contudo, sendo inviável quimicamente, ele fez outra tentativa a partir da oxidação do sulfato de anilina         (C₁₂H₁₆N₂O₄S), cujo precipitado obtido, de coloração escura e de odor desagradável, em contato com álcool etílico (C₂H₅OH), usado para a lavagem da vidraria, produziu uma solução roxa. Tal solução tinha a capacidade de tingir tecidos, como a seda, sendo então descoberto, ao invés do complexo heterocíclico do quinina, o corante Mauveína ou Anilina púrpura, cuja estrutura é representada abaixo na Figura 2. Assim, ficou conhecido como a época das “violetas da imperatriz” quando a corte de Napoleão III popularizou a seda tingida por esse corante.

Figura 2: Estrutura da Mauveína A (3-amino-2-metil-5-fenil-7-(p-tolilamino)-5-fenazinio)
Fonte: MolView

Uma curiosidade interessante é que o corante mais caro da Antiguidade era a púrpura de Tiro, Figura 3, em que para produzir 1g dele eram necessárias dez mil conchas do molusco do gênero Murex, encontrado no mar Mediterrâneo. Por essa razão, tal cor ficou associada à realeza por muito tempo, de tal forma que hoje é estimado que 1kg de tecido de algodão tingido por ele custaria 25 mil dólares. Esse corante foi homenageado com seu próprio nome assim que lançaram comercialmente a mauveína, antes que ela se chamasse assim.

Figura 3: Estrutura da Púrpura Imperial (6-bromo-2-(6-bromo-3-hidróxi-1H-indol-2-il)indol-3-ona)
Fonte: MolView

O trabalho de Perkin gerou um ambiente mais propício para que outros químicos fizessem experimentos semelhantes. Com isso, em 1858, na Inglaterra, Peter Griess descobriu um composto diazo, Figura 4, de fórmula geral R₂C=N₂, cuja reação com anilina produziu o primeiro corante azóico, o amarelo de anilina, Figura 5.

Figura 4: Estrutura do diazo anidrido
descoberto por Griess (2-diazo-4,6-dinitrofenol)
Fonte: MolView

Figura 5: Estrutura do Amarelo de Anilina (4-fenilazoanilina)
Fonte: MolView

Dentre as classificações de um corante, como o modo em que ele é fixado na fibra, há também aquele que está de acordo com a estrutura química ou com o grupo cromóforo, que pode ser: azo, antraquinona, metalizado, indigoide etc. Atualmente, a classe de corante azo representa 65% dos corantes sintéticos comercialmente disponíveis, visto que sua sintetização via diazotização é simples e cuja reação fornece uma faixa espectral larga na região do visível decorrente da sua estrutura altamente conjugada. Nessa classe, encontra-se as substâncias químicas que possuem como cromóforo, ou seja, um grupo funcional que é responsável pela cor, o grupamento –N=N–, chamado azo, o qual se liga a um carbono de hibridização sp². No entanto, o uso dessa classe é evitado por alguns países, pois possui certa toxicidade atribuída a ela.

Assim, apesar da mauveína não ter mais um valor manufatureiro, é possível afirmar que sua síntese gerou um grande impacto não só no desenvolvimento do ramo de corantes, como também dos bens sintéticos do século XX, como fibras e medicamentos.

Referências Bibliográficas

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RIVAL, Michael. As grandes invenções da humanidade. São Paulo: Larrousse do Brasil, 2009.

Capa de chamada – Instagram (Cartaz de Bourrouet, 1952. “Para tingir seus tecidos: o corante extra especial LURO certo”)

Nesse contexto, enquanto o recém desenvolvimento, em 1908, do processo de síntese do gás amônia (Figura 1), pelo químico alemão Fritz Haber, que auxiliava a agricultura adquiria uma função bélica para fabricar o precursor da pólvora, o nitrato de amônio (Figura 2), houve o início do uso de gases tóxicos.

Figura 1: Reação de Haber Bosch – síntese da amônia a partir do nitrogênio e hidrogênio gasosos.

Figura 2: Reação entre amônia e ácido nítrico, formando o nitrato de amônio.

O primeiro ataque com agente químico, conduzido por Haber, foi com 180t de gás cloro, , usado pelos alemães, em 1915, contra a cidade de Ypres, na Bélgica, causando 15 mil vítimas. É um gás amarelo-esverdeado e com odor sufocante, que causa asfixia, edema pulmonar, bolhas na pele, lacrimejamento etc. Meses depois, nessa mesma cidade, foi usado o gás fosgênio – dicloreto de carbonila, , um derivado de formaldeído (Figura 3). Esse, por sua vez, é incolor e com cheiro de milho verde, cujo órgão-alvo também é o pulmão, levando à expectoração espumosa, dispneia, cianose, irritação nos olhos etc.

Figura 3: Estrutura molecular do gás fosgênio.

Em 1917, houve a adesão do gás mostarda – bis(2-cloroetil)tioéter, , que é formado a partir do eteno e do dicloreto de enxofre (Figura 4). É um líquido volátil amarelo claro, oleoso e de odor doce de alho, evaporando num gás venenoso. Por ser uma substância vesicante, causa, em contato com a pele e a mucosa, irritação e bolhas na derme, sendo corrosiva aos olhos, à pele e aos pulmões, cuja exposição leva à cegueira e à hemorragia nasal. A partir desses efeitos, houve a necessidade de se usar roupas impermeáveis. Embora o gás mostarda tenha sido usado para o mal, foi também durante a Segunda Guerra, em um incidente conhecido como “Efeito Janus”, que se deu incício ao desenvolvimento da Quimioterapia, tratamento do câncer através de substâncias químicas, como a leucemia, a qual é ainda hoje tratada com o remédio mecloroetamina, relacionada ao agente mostarda.

Figura 4: Reação de produção do gás mostarda através do eteno e dicloreto de enxofre.

No entanto, houve retaliação por parte dos franceses com o cianeto de hidrogênio, , que causa asfixia, pois, ao ser inalado, o cianeto se une à hemoglobina do sangue, impossibilitando que ela transporte o oxigênio para as células do corpo.

É estimado que o uso de substâncias tóxicas causou 1,3 milhão de vítimas e 100 mil baixas no fim da Primeira Guerra. Dado esse efeito irreparável, foi firmado por alguns países o Protocolo de Genebra, em 1925, que proibia o uso dessas armas, mas não abordava o armazenamento delas. Embora limitado, foi um marco na história, não sendo relatado seu uso proposital durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945), apesar de ser a época em que ocorreu o desenvolvimento de outros agentes. Esses, os gases neurotóxicos, era uma recém classe de substâncias químicas produzidas pelo químico alemão Gerhard Schrader enquanto estava trabalhando com pesticidas. A toxicidade desses é ainda maior do que as anteriores.

Tais gases são organofosforados, isto é, formados por ligações de Carbono e Enxofre, dentre eles têm-se: tabun, sarin e soman (Figura 5). Eles atuam na inibição da acetilcolinesterase, uma enzima que controla os movimentos musculares ao hidrolisar o neurotransmissor acetilcolina, em colina e ácido acético, após ela transmitir impulsos elétricos entre os neurônios e junções musculares. Assim, quando esses gases neurotóxicos são inalados ou absorvidos pela pele, essa enzima tem sua produção impedida, fazendo com que os músculos do corpo sejam superestimulados e, por consequência, ocorra convulsões, arritmia cardíaca, fraqueza e depressão respiratória, levando, assim, à morte.

Figura 5: Estrutura molecular do o-etil-N,N-dimetil-fosforamido-cianidato (tabun), o-isopropil-metil-fosfono-fluoridato (sarin) e o-pinacolil-metil-fosfono-fluoridato (soman), respectivamente.

Portanto, embora atualmente esteja em vigor a Convenção de Proibição de Armas Químicas (CPAQ), assinada em 1993 em Paris, que impede produção, uso, desenvolvimento e armazenamento desses agentes, continuam sendo uma ameaça à população mundial devido, principalmente, aos casos de terrorismo que as usam.

Referências

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Figura 1 – Estrutura molecular geral dos Organofosfarados.          Figura 2- Estrutura molecular do Temefós.

           Os OE’s provêm de plantas aromáticas, possuindo uma composição química relativamente complexa, desde dezenas até centenas de compostos bioativos. Dentre os seus vários constituintes, pode-se citar: ésteres, fenóis e terpenos. Os compostos terpênicos de fórmula geral C₅H₈ estão em maior abundância. Eles são responsáveis pelo aroma, por repelir ou atrair animais e pela ação antioxidante, pois suas ligações duplas conjugadas, através de uma quebra de cadeia, agem na remoção de radicais livres. Nesse sentido, a partir de estudos com os OE’s atóxicos Alpinia zerumbet (Jardineira ou Colônia), Aniba rosaeodora Ducke (Pau rosa) e Pimenta dioica Lindl. (Pimenta da Jamaica), por exemplo, foi possível perceber também atividade larvicida diante das larvas do mosquito Aedes aegypti.

           O potencial larvicida foi determinado a partir de dados obtidos por meio de ensaios de concentrações do OE’s em presença de larvas do mosquito e é classificado a partir de critérios baseados na concentração letal (CL). Desse modo, o óleo que obtém CL50 < 50ppm é altamente ativo, CL50 < 100ppm é ativo e CL50 > 100ppm é não ativo. Assim, A. zerumbet apresentou CL50 de 50,7ppm, A. roseadora de 41,07ppm e P. dioica de 26,91ppm, concluindo-se que todas possuem uma ação eficiente contra o Aedes Aegypti. Além disso, tal atividade inseticida pode ser atribuída ao seu maior constituinte químico ou ainda ao efeito sinérgico das substâncias presentes. Desse modo, através da extração dos OE’s pela técnica de hidrodestilação e da secagem por percolação com sulfato de sódio (Na₂SO₄) foi possível identificar os seus constituintes pela Cromatografia Gasosa acoplada ao Espectrômetro de massas (CG- EM). Por exemplo, o β-linalool, um monoterpeno alcoólico de fórmula molecular C₁₀H₁₈O (Figura 3), que está em 63,16% no A. rosaeodora age em conjunto com outras substâncias no sistema colinérgico de insetos, propiciando a quebra do sistema nervoso.

                                        Figura 3 – Estrutura molecular do (R)-( – )-linalool

           Diante disso, os Óleos Essenciais possuem inúmeras propriedades químicas e medicinais, sendo uma alternativa mais sustentável e econômica aos inseticidas para o combate do mosquito da dengue, além de apresentar outros benefícios à saúde de acordo com comprovações científicas.

Referências:

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FERREIRA, Aline Medeiro et al. Constituintes químicos, toxicidade, potencial antioxidante e atividade larvicida frente a larvas de Aedes aegypti do óleo essencial de Aniba rosaeodora Ducke. Research, Society and Development, v. 9, n. 8, p. e520985663-e520985663, 2020.

A máscara feita de tecido tem função de barreira contra aerossóis que tenham agentes infecciosos, como o vírus da Covid-19. O aerossol é um coloide em que sua fase dispersa está no estado gasoso, entrando em contato com o ar através do espirro, da tosse e da fala. A filtração desse coloide é baseada em cinco mecanismos: gravidade, inércia, interceptação, difusão e atração eletrostática. Assim, para partículas entre 1 e 10 micrômetros (µm) atuam os dois primeiros, já entre 100 nanômetros (nm) e 1µm é por difusão pelo movimento browniano e por interceptação pelos filtros da fibra do tecido, por fim, para as nanométricas, ocorre atração eletrostática, devido a sua baixa massa. Com isso, o tecido tem que ser capaz de reter a maior parte dos aerossóis, cujo tamanho são menores que 5 µm.

A partir disso, foi realizada uma pesquisa publicada na revista ACS NANO, através do método Imagem e Espectroscopia Óptica e do equipamento Nano Scam, sendo possível medir a concentração de partículas antes e depois delas atravessarem diferentes tecidos comerciais, camadas e combinações entre elas. Assim, a união do algodão, uma fibra natural, e o chiffon, uma fibra natural ou sintética, apresentaram 99,2% de eficiência de filtração para partículas maiores que 300 nanômetros, com erro de 0,2% para mais ou para menos. De tal forma que o chiffon fica em contato direto com o rosto.

Imagem 1- Aerossol atravessando a máscara de pano. Fonte: KONDA, A et al (2020)

Isso pode ser explicado porque o algodão funciona como barreira física, utilizando-se da gravidade, da inércia, da interceptação e da difusão para a filtração. Enquanto o chiffon atua como barreira eletrostática.

Apesar da eficiência desta combinação para a máscara caseira, é importante que cuidados sejam tomados com ela, a fim de manter sua funcionalidade, tal como usá-la por no máximo 3 horas e trocá-la sempre que estiver úmida, pois o algodão é uma fibra têxtil hidrofílica, ou seja, seus grupamentos de hidroxila (-OH) da celulose interagem por ligação de hidrogênio com as moléculas de água presentes no ar, ficando úmida mais rapidamente. Segue abaixo outros cuidados dados pela Nota Informativa do MS.

Imagem 2: Cuidados com sua máscara caseira.
Fonte: Adaptado de Ministério da Saúde / Brasil ( 2020)

Diante disso, vale ressaltar que o uso de máscara feita de tecido deve ser confortável e respirável, a fim de evitar incômodo e manuseios. Além disso, ela não substitui as outras medidas preventivas, como distanciamento social, higienização das mãos e etiqueta respiratória.

BIBLIOGRAFIA

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A princípio, a ideia da portabilidade da chama foi aperfeiçoada através de testes com várias composições químicas contidas na ‘’cabeça’’ de hastes de madeira, como no século XIX, em que sulfeto de antimônio III Sb₂(SO₄)₃, clorato de potássio KClO₃ e goma-arábica recobriam a ponta do palito, cuja área era friccionada contra uma superfície áspera, recoberta de areia, até a madeira entrar em combustão.

No entanto, cedeu-se lugar a duas das formas alotrópicas do elemento fósforo: o branco P_n e o vermelho P₄, respectivamente. Dessa maneira, o fósforo branco, foi após oito anos substituído por causar necrose e ter risco de envenenamento, com a classificação de IDLH (Imediatamente Perigoso à Vida ou à Saúde) de 5 mg/mᶟ , visto que  é altamente instável e reage violentamente em contato com oxigênio. Ademais, pode ser obtido através da fosforita (Reação 1), um mineral de fosfato de cálcio Ca₃(PO₄)₂, tratado com dióxido de silício SiO₂ e carvão coque (C) . Já o fósforo vermelho, não venenoso e mais estável, podendo ser obtido pelo aquecimento do P₄ (Figura 1) entre 350°C e 380°C em atmosfera inerte, ou seja, sem oxigênio, foi por um tempo a matéria-prima posterior da indústria de fósforos.

Figura 1: as três formas alotrópicas do fósforo e formas de obtenção a partir do fósforo branco

2Ca₃(PO₄)₂ + 6SiO₂ + 10C -> 6CaSiO₃ + P₄ + 10CO

Reação 1: obtenção de fosforita

Atualmente, existem dois tipos de fósforos usados: os inflamáveis por atrito e os de segurança.  A constituição do primeiro é a ‘’cabeça’’ do palito de sesquissulfeto de fósforo P₄S₃, produzido pela reação direta do P_n e enxofre (S), e de clorato de potássio KClO₃ ou de clorato de bário Ba(ClO₃)₂ unidos à substâncias inertes, como alguns óxidos, vidro moído e cola. Ao atritá-la sobre uma superfície não polida, é provocada uma reação altamente exotérmica entre P₄S₃ e KClO₃, de forma que as substâncias inertes possuem a função de moderar a combustão.

Referências

FONSECA, Martha Reis Marques da. Completamente Química, Ciências, Tecnologia & Sociedade. São Paulo: Editora FTD S.A., 190-191p, 2001.

https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/57047/2/TESEMESFERNANDOSOTTOMAYOR000141739.pdf. Acesso em 09 de março.

http://agracadaquimica.com.br/a-invencao-dos-fosforos/. Acesso em 09 de março.

https://www.chemicalrisk.com.br/produtos-corrosivos/. Acesso em 09 de março.