Capítulo 26 ONLINE
Exemplo da previsão
da adesão
dupla camada elétrica implica a determinação
da força iónica do meio, da espessura da dupla camada elétrica (eq. 26.3), bem como do
potencial zeta de ambas as superfícies (Tabela
Tabela 2. Valores da energia livre de
interação (∆Gadesão) das bactérias com o
silicone e aço:
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Assim, a previsão da extensão da adesão
de um microrganismo (por ex. Staphylococcus
epidermidis) a diferentes materiais (por ex. aço ou
silicone) pode ser feita pelas teorias apresentadas
anteriormente. Na Tabela 1 estão apresentados
os valores dos ângulos de contacto, e respetivos
valores dos parâmetros de tensão superficial
(determinados pela eq. 26.6) das três superfícies
(células e materiais).
Segundo a teoria termodinâmica, a energia
livre de interação (eq. 26.5) a adesão ao silicone é
mais favorável do que ao aço, como se pode observar na Tabela 2, uma vez que o valor de DGadesão
é negativo para o silicone. Assim, poderíamos
prever que enquanto a adesão de Staphylococcus
epidermidis ao silicone é favorável, ao aço isso
não acontece, fazendo deste um material mais
favorável para usar em biomateriais que possam
ser colonizados por esta espécie.
De acordo com a teoria DLVO, a energia
de interação é definida por dois parâmetros,
interações de van der Waals e de dupla camada
elétrica (eq. 26.1). A determinação das forças da
Capítulo 26 online › Exemplo da previsão da adesão
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› Exemplo da previsão
da adesão
Superfície
∆Gadesão (mJ/m2)
Silicone
Aço
-7.8
15.0
Tabela 3. Valores do potencial zeta (ζ)
das superfícies, medido em solução salina,
e das constantes de Hamacker (A) entre
a bactéria (b) e cada uma das superfícies (s):
Superfície
ζ (V)
Células
-1.45E-02
Abs (J)
--
Silicone
-8.00E-04
7.82E-21
Aço
-1.00E-02
9.28E-21
Tabela 1. Valores dos ângulos de contacto (θ), do parâmetro apolar (γLW)
e dos parâmetros polares (γ+ e γ-)
Superfície
θágua (°)
θformamida (°)
θbromonaftaleno (°)
γLW (mJ/m2)
γ+ (mJ/m2)
γ- (mJ/m2)
Células
Silicone
Aço
31
102.8
65.3
40
91
91
28
71.3
66.3
34.6
22.2
25
1.5
0
0.23
45.2
3.36
26.2
bactérias é favorável a ambas as superfícies, uma
vez que estas apresentam valores negativos de
energia livre.
Considerando agora a teoria xDLVO, que é
semelhante à DLVO, mas com a introdução de
um novo parâmetro: forças ácido-base (eq. 26.7).
Na prática, o valor das interações devidas ao
movimentos Brownianos é desprezado por ser
muito pequeno em relação aos outros. Estas forças dependem dos parâmetros dadores e aceitadores de eletrões, como se pode verificar na
equação 10. Estas forças podem ser atrativas ou
repulsivas, como se pode observar na Figura 2a.
Ao contrário do esperado segundo a teoria
DLVO, mas corroborando a teoria termodinâmica, na teoria xDLVO as bactérias aderiram
mais favoravelmente ao silicone do que ao aço,
mostrando que o parâmetro ácido-base é de
grande importância neste tipo de interações.
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Biofilmes › Na Saúde, no Ambiente, na Indústria
3). Considerando que a adesão irá ocorrer em
solução salina (0,9% de NaCl), cuja força iónica
é de 0,15 mol/l, a espessura da dupla camada
elétrica será de 2,5 × 10 -10 m (com e = 1,6 × 10 -19,
NA = 6,0 × 1023, Kb = 1,4 × 10 -23, e = 7,0 × 10 -10 e
T = 23 °C). A determinação das forças de van
der Waals requer o cálculo das constantes de
Hamacker (A), segundo o indicado na eq. 26.9.
Os valores obtidos encontram-se apresentados
na Tabela 3.
Na figura 1 é possível observar a contribuição
de cada um deste parâmetros (Figuras 1a e b)
para a energia livre total do sistema (Figura 1c).
Como se pode verificar, o parâmetro relativo
às forças de van der Waals (Figura 1b) representa
as forças atrativas (negativas) e afeta mais a
energia livre total (Figura 1c), do que o parâmetro
das forças da dupla camada elétrica. Segundo
esta teoria, podemos prever que a adesão das
A
B
C
Figura 1. Variação da energia livre de interação (∆G) de dupla camada elétrica (A),
de van der Waals (B) e total (C) ao longo da distância (H) entre as bactérias e cada
uma das superficies (silicone e aço), segundo a teoria DLVO.
A
B
Figura 2. Variação da energia livre de interação (∆G) das forças ácido-base (A) e total (B)
ao longo da distância (H) entre as bactérias e cada uma das superficies (silicone e aço),
segundo a teoria xDLVO.