Nanopartículas e enzimas: a união que permite a captura e degradação de microplásticos

Pesquisadores do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma tecnologia inovadora capaz de capturar e degradar microplásticos de polietileno tereftalato (PET) diretamente na água, utilizando nanopartículas magnéticas revestidas com enzimas. A novidade também possibilita o monitoramento do processo em tempo real utilizando microscopia Raman hiperespectral, que proporciona um mapeamento detalhado das substâncias envolvidas na degradação.

 Os microplásticos de PET vêm sendo encontrados em água potável, rios, oceanos e até em organismos vivos. Apesar do crescente alerta sobre seus impactos ambientais e potenciais riscos à saúde humana, ainda são escassos os métodos capazes de remover essas partículas de forma eficiente e sustentável. Nesse cenário, a equipe da USP desenvolveu nanopartículas de magnetita (Fe₃O₄) funcionalizadas com polidopamina (PDA) — um polímero conhecido por sua alta adesão — e modificadas com a enzima lipase, comercialmente acessível. A composição do nanomaterial pode ser observada na Figura 1.


Figura 1 – Reação de formação da nanopartícula.

O nanomaterial multifuncional gerado é capaz de atrair e reter microplásticos de PET, degradando o polímero por hidrólise enzimática, que é recuperado com um simples ímã, graças ao comportamento superparamagnético da magnetita.

A tecnologia proposta funciona em duas etapas principais. Na primeira, as nanopartículas revestidas com PDA e lipase são adicionadas à água contaminada. Por meio de interações químicas e eletrostáticas, elas se ligam às partículas de PET, permitindo que todo o conjunto seja removido com o auxílio de um ímã. Na segunda etapa, o complexo nanopartícula–PET é transferido para um meio aquoso adequado, onde ocorre a quebra do polímero em seus componentes originais, como ácido tereftálico e etilenoglicol. Essa etapa de degradação é potencializada pela imobilização da lipase na superfície da nanopartícula, que aumenta significativamente a eficiência catalítica da enzima.

O grande diferencial do trabalho está no uso da microscopia confocal Raman hiperespectral, que permite acompanhar onde estão a enzima, os microplásticos capturados e os produtos da degradação em tempo real. Isso possibilita visualizar não apenas a interação entre nanopartículas e PET, mas também a progressão da reação sobre a superfície catalítica. Além de eficiente, o sistema é reutilizável, pois as nanopartículas podem ser recuperadas magneticamente e aplicadas novamente, reduzindo custos e minimizando resíduos.

Embora ainda seja uma prova de conceito conduzida em escala laboratorial, os resultados apontam para uma solução promissora em remediação ambiental, com potencial para ser aprimorada com enzimas PETase de alta performance no futuro.Se interessou pelo estudo? Acesse o artigo completo e saiba mais:
https://doi.org/10.1016/j.micron.2024.103722