Química verde: Como transformar henna em compostos bioativos sem poluir

A henna é conhecida há milênios como um corante natural usado para tingir cabelos e fazer pinturas corporais. O principal responsável por essa coloração é a lausona, uma molécula extraída das folhas da planta Lawsonia inermis. Muita gente não sabe, mas essa substância também tem diversas atividades biológicas.

Esses compostos têm uma estrutura especial, do tipo quinona, que lhes confere grande potencial antifúngico, anti-inflamatório, antitumoral e até anticancerígeno, além de aplicações industriais importantes. Por isso, há anos pesquisadores buscam formas eficientes de modificá-las quimicamente, criando derivados ainda mais úteis. O problema é que, em geral, esses processos envolvem solventes tóxicos, altas temperaturas e etapas pouco sustentáveis.

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Esse desafio motivou nosso trabalho, que acaba de ser publicado no periódico científico Royal Society of Chemistry Advances. Em colaboração com equipes da Universidade Federal Fluminense (UFF) e da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), desenvolvemos um método mais limpo e simples - e sem solvente - de produzir derivados ativos dessa substância seguindo princípios da química verde.

Reação sem solvente e por moagem

Grande parte das reações químicas tradicionais ocorre em meio líquido. Elas usam solventes que muitas vezes são tóxicos, inflamáveis e difíceis de descartar sem causar impacto ambiental. Além disso, os processos podem exigir muita energia, como aquecimento prolongado, o que aumenta custos e emissões poluentes.

Nos últimos anos, a química tem buscado alternativas mais sustentáveis. Uma delas é um tipo de reação que acontece por meio da energia mecânica, como moagem e atrito, chamada de mecanossíntese. Nela, fazemos as substâncias se misturarem e reagirem a partir do choque entre as moléculas. Essa abordagem elimina ou reduz drasticamente o uso de solventes e pode tornar os processos mais rápidos e eficientes.

Em nosso estudo, para favorecer a moagem e acelerar a reação, usamos como catalisador um material obtido a partir de carapaças de crustáceos (como camarões e caranguejos), a quitosana. Trata-se de um biopolímero muito versátil.

A partir de uma reação de sulfonação, é convertida na quitosana sulfônica atuando, portanto, como um catalisador sólido. É como uma espécie de pó ácido que facilita reações químicas sem precisar ser diluído em líquidos.

Esse pó de quitosana sulfonada também funciona como auxiliar de moagem, ajudando a misturar mais eficientemente os reagentes. Além disso, é biodegradável, de origem renovável e constatamos que pode ser reutilizada várias vezes.

De forma resumida, o método consiste em juntar duas moléculas de lausona para formar o produto final desejado, chamado de "bis-lausona funcionalizada". Essa união é feita pela reação com um aldeído, mas precisa da ajuda do catalisador de quitosana para acontecer. Então, essa mistura é moída usando esferas de aço inoxidável em um reator específico. Assim, a reação ocorre apenas com a energia fornecida pela moagem mecânica.

Eficiente e renovável

Testamos a eficácia dos produtos finais e os resultados foram muito positivos. Obtivemos altos rendimentos, chegando a mais de 90%, mesmo em tempos curtos de reação, entre 1 e 3 horas. Isso é uma melhora significativa em relação a métodos convencionais, que podem levar até 12 horas e ainda assim gerar menos produto.

Também demonstramos que o processo pode ser ampliado sem perda de eficiência, o que é essencial para aplicações industriais. Afinal, muitas soluções sustentáveis funcionam apenas em pequena escala. Neste caso, conseguimos manter o desempenho mesmo aumentando a quantidade de reagentes.

Um dos princípios fundamentais da química verde é reduzir desperdícios. Por isso, testamos a possibilidade de reutilizar o catalisador de quitosana. Após cada reação, a quitosana sulfonada foi recuperada, lavada e usada novamente. Repetimos esse ciclo cinco vezes consecutivas. Houve apenas uma pequena queda de 8% no rendimento, mas o desempenho permaneceu alto, em 80%. Além disso, as análises mostraram que o material manteve sua estrutura e estabilidade ao longo do processo.

A capacidade de reutilizar um catalisador desse tipo em múltiplos ciclos é uma grande vantagem. Esse é um critério fundamental para sua aplicabilidade prática em metodologias sintéticas sustentáveis.

Esse trabalho segue princípios da química verde, um movimento muito importante da química moderna, que busca substituir processos para reduzir os impactos ambientais causados pela indústria química. Ele surge da necessidade urgente de tornar a química mais compatível com os desafios atuais, como mudanças climáticas e escassez de recursos.

Nesse sentido, esperamos colaborar significativamente ao mostrar que é possível produzir moléculas úteis de forma mais limpa e reaproveitável. As reações a seco usando moagem e catalisadores biodegradáveis são uma opção alternativa muito interessante para a síntese verde de compostos de interesse médico e industrial.

A pesquisa que gerou este artigo faz parte do Instituto Nacional de Biologia Estrutural e Bioimagem (INCT-INBEB), que é financiado por meio de edital do CNPq e da FAPERJ. A divulgação deste artigo também contou com o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Nível Superior (Capes).

Nada a declarar.

Vitor Francisco Ferreira recebe financiamento da Faperj e CNPq.

Daniel Tadeu Gomes Gonzaga, Fernando de Carvalho da Silva e Iva Souza de Jesus não prestam consultoria, trabalham, possuem ações ou recebem financiamento de qualquer empresa ou organização que poderiam se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelaram nenhum vínculo relevante além de seus cargos acadêmicos.