Irradiação gama aplicada à síntese de nanopartículas de selênio e sua influência nas propriedades físico-químicas

Autores

  • Guilherme Henrique Domingos de Franco Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear image/svg+xml
    • Conceitualização
    • Escrita - revisão e edição
    • Investigação
    • Metodologia
    • Análise formal
    • Visualização
    • Curadoria de dados
  • Thayna Felizardo dos Santos Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear image/svg+xml
    • Investigação
    • Escrita - revisão e edição
    • Análise formal
    • Curadoria de dados
    • Visualização
  • Luciana Mara Costa Moreira Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear image/svg+xml
    • Investigação
    • Escrita - revisão e edição
    • Análise formal
  • Alline Gomes Pereira Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear image/svg+xml
    • Investigação
    • Análise formal
    • Escrita - revisão e edição
  • Luanai Graziele Luquini Gerolis Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear image/svg+xml
    • Investigação
    • Análise formal
    • Escrita - revisão e edição
  • Maria Jose Neves Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear image/svg+xml
    • Conceitualização
    • Metodologia
    • Supervisão
    • Escrita - esboço original
    • Escrita - revisão e edição

DOI:

https://doi.org/10.15392/2319-0612.2026.3078

Palavras-chave:

irradiação gama, química verde, caracterização de nanopartículas, nanopartículas de selênio

Resumo

As nanopartículas de selênio (SeNPs) têm despertado grande interesse devido à sua biocompatibilidade e potencial aplicação biomédica; no entanto, suas propriedades físico-químicas dependem fortemente das condições de síntese. Este estudo teve como objetivo avaliar sistematicamente a influência da dose de irradiação gama (25–100 kGy), da concentração do precursor (1–2 mM de Na₂SeO₃) e da presença de etanol como sequestrador de radicais hidroxila na síntese radiolítica de SeNPs. Os resultados demonstraram que o aumento da dose de irradiação até 75 kGy, maiores concentrações de precursor e a presença de etanol levaram ao aumento do tamanho hidrodinâmico, enquanto a redução observada em 100 kGy sugere um possível efeito de fragmentação. Os valores de potencial zeta variaram de −54,4 a +13,9 mV, indicando heterogeneidade na carga superficial e tendência à agregação, corroborada pelos elevados valores de índice de polidispersão. A análise elementar por EDS confirmou alta incorporação de selênio (60,72%–91,54%), sendo os maiores teores associados a condições que favorecem a redução radiolítica eficiente. As estimativas de rendimento semiquantitativas indicaram alta eficiência de incorporação de selênio, particularmente sob doses intermediárias de irradiação e na presença de etanol. A caracterização morfológica revelou nanostruturas predominantemente esféricas. De forma geral, os resultados demonstram que a síntese radiolítica é uma abordagem controlável e ambientalmente amigável para a produção de SeNPs, na qual a dose de irradiação, a concentração do precursor e a presença de sequestradores de radicais desempenham papel fundamental na determinação do tamanho, composição e estabilidade das nanopartículas. Esses achados contribuem para o desenvolvimento racional de SeNPs para futuras aplicações biomédicas e tecnológicas.

Downloads

Os dados de download ainda não estão disponíveis.

Biografia do Autor

  • Guilherme Henrique Domingos de Franco, Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

    Holds a Master’s degree in Radiation, Minerals and Materials Science and Technology from the Center for the Development of Nuclear Technology (CDTN). Holds a Bachelor’s degree in Radiologic Technology from the Federal University of Minas Gerais (UFMG).

    He is currently a Ph.D. student in Radiation, Minerals and Materials Science and Technology at the Center for the Development of Nuclear Technology (CDTN), working in the same research area.

  • Thayna Felizardo dos Santos, Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

    Holds a Master’s degree in Radiation Science and Technology (CTRA) from the Center for the Development of Nuclear Technology (CDTN). Holds a Bachelor’s degree in Biomedicine from Centro Universitário de Belo Horizonte (2019).

  • Luciana Mara Costa Moreira, Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

    Holds a Bachelor’s degree in Biological Sciences with an emphasis in Environmental Management from the Pontifical Catholic University of Minas Gerais (2004); a Master’s degree in Radiation Science and Technology – Concentration Area: Nuclear Techniques in Health and Biology – from the Center for the Development of Nuclear Technology (2007); and a Ph.D. (2011) and postdoctoral training (2013) in Microbiology from the Federal University of Minas Gerais.

    Area of expertise and research: Microbiology, with emphasis on microbial biochemistry, oxidative stress, free radicals, probiotics, biochemical effects caused by heavy metals, and apoptosis and fluorescence techniques for the determination of oxidative damage.

  • Alline Gomes Pereira, Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

    Holds a Ph.D. and a Master’s degree in Radiation, Minerals and Materials Science and Technology from the Center for the Development of Nuclear Technology (CDTN). Holds a Bachelor’s degree in Biological Sciences (Licensure)from the Federal University of Minas Gerais (2009–2013).

    Has experience in Biochemistry and Immunology, with emphasis on Immunology, focusing on the immunology of inflammatory bowel diseases; and in Pathology, particularly the immunology and histopathology of dogs naturally infected with Leishmania (Leishmania) chagasi; as well as in Microbiology, with emphasis on bioremediation and cellular responses.

  • Luanai Graziele Luquini Gerolis, Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

    Holds a Ph.D. and a Master’s degree in Radiation, Minerals and Materials Science and Technology from the Center for the Development of Nuclear Technology (2019). Holds a Bachelor’s degree in Biological Sciences from the Federal University of Rio de Janeiro (2008) and a specialization in Environmental Management from the SENAC-MG Graduate Program Center (2012).

    Has experience in green chemical synthesis of selenium nanoparticles, nanomaterial characterization for bioapplications, investigation of organic compounds present in green tea responsible for nanoparticle reduction, evaluation of the antioxidant activity of green tea, and gamma irradiation studies.

  • Maria Jose Neves, Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear

    Holds a Bachelor’s degree in Biological Sciences (Medical Modality) from the University of São Paulo (1982), a Master’s degree in Sciences (Human Physiology) from the University of São Paulo (1986), a Ph.D. in Sciences (Human Physiology) from the University of São Paulo (1991), and completed a postdoctoral fellowship at the Katholieke Universiteit Leuven (1994).

    Currently serves as a Senior Researcher at the National Nuclear Energy Commission (CNEN).

    Has experience in Biochemistry, with emphasis on Microbial Biochemistry, working mainly on the following topics: heat shock, trehalose, glycogen, thermotolerance, trehalose-6-phosphate synthase, and trehalase.

Referências

[1] M. G. LINES. Nanomaterials for practical functional uses, Journal of Alloys and Compounds, Sydney, v. 449, p. 242–245, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2006.02.082

[2] R. SINGH.; H. S. NALMA. Medical applications of nanoparticles in biological imaging, cell labeling, antimicrobial agents, and anticancer nanodrugs. Journal of Biomedical Nanotechnology, Stevenson Ranch, v. 7, n. 4, p. 489–503, 2011. DOI: https://doi.org/10.1166/jbn.2011.1324

[3] I. A. H. KHALIL.; I. A. ARIDA.; M. AHMED. Introductory Chapter: Overview on nanomedicine market. In: KHALIL. I. A. H. (Ed.). Current and Future Aspects of Nanomedicine. IntechOpen, 2020. ISBN 978-1-78985-870-9.

[4] N. BISHT.; P. PHALSWAL.; P. K. KHANNA. Selenium nanoparticles: A review on synthesis and biomedical applications. Materials Advance, Pune, v. 3, n. 3, p. 1415-1431, 2022. DOI: https://doi.org/10.1039/D1MA00639H

[5] R. RIDOLFO.; S. TAVAKOLI.; V. JUNNUTHULA.; D. S. WILLIAMS.; A. URTTI.; J. C. M. VAN HEST. Exploring the impact of morphology on the properties of biodegradable nanoparticles and their diffusion in complex biological medium. Biomacromolecules, Eindhoven, v. 22, n. 1, p. 126–133, 2021. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.0c00726

[6] A. ABEDINI.; A. R. DAUD.; M. AZMI.; A. HAMID.; N. K. OTHMAN.; E. SAION. A review on radiation-induced nucleation and growth of colloidal metallic nanoparticles. Nanoscale Research Letters, Bangi, v. 8, p. 474, 2013. DOI: https://doi.org/10.1186/1556-276X-8-474

[7] S., LE CAER. Water radiolysis: Influence of oxide surfaces on H2 production under ionizing radiation. Water, Gif-sur-Yvette, v. 3, n. 1, p. 235–253, 2011. DOI: https://doi.org/10.3390/w3010235

[8] F. M. MOSALLAM.; G. S. EL-SAYYAD.; R. M. FATHY.; A. I. EL-BATAL. Biomoleculesmediated synthesis of selenium nanoparticles using Aspergillus oryzae fermented Lupin extract and gamma radiation for hindering the growth of some multidrug-resistant bacteria and pathogenic fungi. Microbial Pathogenesis, Cairo, v. 122, p. 108-116, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.micpath.2018.06.013

[9] J. BELLONI.; J. L. MARIGNIER.; M. MOSTAFAVI, Mechanisms of metal nanoparticles nucleation and growth studied by radiolysis. Radiation Physics and Chemistry, Orsay, v. 169. p. 107952, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2018.08.001

[10] A. ABEDINI.; A. R. DAUD.; M. A. A. HAMID.; N. K. OTHMAN. Radiolytic formation of Fe3O4 nanoparticles: Influence of radiation dose on structure and magnetic properties. PLoS ONE, Bangi, v. 9, n. 3, 2014. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0090055

[11] L. M. ALREHAILY. ; J. M. JOSEPH. ; M. C. BIESINGER.; D. A. GUZONAS. ; J. C. WREN. Gamma-radiolysis-assisted cobalt oxide nanoparticle formation. Physical Chemistry Chemical Physics, Ontario, v. 15, n. 3, p. 1014–1024, 2013. DOI: https://doi.org/10.1039/C2CP43094K

[12] P. ANASTAS. ; N. EGHBALI. Green Chemistry: Principles and Practice. Chemical Society Reviews, New Haven, v. 39, n. 1, p. 301–312, 2010. DOI: https://doi.org/10.1039/B918763B

[13] D. C. CLIFFORD. ; C. E. CASTANO. ; J. ROJAS. Supported transition metal nanomaterials: Nanocomposites synthesized by ionizing radiation. Radiation Physics and Chemistry, Virginia, v. 132, p. 52–64, 2017. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2016.12.001

[14] J. A. LAVERNE. Track Effects of Heavy Ions in Liquid Water. Radiation Research, Indiana, v. 153, p. 487–496, 2000. DOI: https://doi.org/10.1667/0033-7587(2000)153[0487:TEOHII]2.0.CO;2

[15] G. ROS. ; G. SÁEZ-CANO. ; G. A. MEDINA-TANCO. ; A. D. SUPANITSKY. On the design of experiments based on plastic scintillators using GEANT4 simulations. Radiation Physics and Chemistry, Alcalá de Henares, v. 153, p. 140–151, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2018.09.021

[16] M. A. Ruiz-Fresneda, L. C. Staicu, G. Lazuén-López, M. L. Merroun, Allotropy of selenium nanoparticles: Colourful transition, synthesis, and biotechnological applications. Microbial Biotechnology, Granada, v. 16, n. 5, p. 877–892, 2023. DOI: https://doi.org/10.1111/1751-7915.14209

[17] C. DWIVEDI. ; C. P. SHAH. ; K. SINGH. ; M. KUMAR. ; P. N. BAJAJ. An organic acid- induced synthesis and characterization of selenium nanoparticles. Journal of Nanotechnology, Mumbai, 2011. DOI: https://doi.org/10.1155/2011/651971

[18] A. G. PEREIRA. ; L. G. L. GEROLIS. ; L. S. GONÇALVES. ; L. M. C. MOREIRA. ; P. L. GASTELOIS. ; M. J. NEVES. Radiolytic synthesis and characterization of selenium nanoparticles: comparative biosafety evaluation with selenite and ionizing radiation. World Journal Microbiology Biotechnology, v. 38 n. 2, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-021-03218-9

[19] A. A. A. TARMIZI. ; N. N. N. RAMLI. ; S. H. ADAM.; M. A. MUTALIB.; M. H. MOKHTAR. ; S. G. H. TANG. Phytofabrication of selenium nanoparticles with Moringa oleifera (MO-SeNPs) and exploring its antioxidant and antidiabetic potential. Molecules, Shah Alam, v. 28, n. 14, 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules28145322

[20] B. H. AMIN.; H.Y. AHMED. ; E. M. EL GAZZAR. ; M. M. M. BADAWY. Enhancement the mycosynthesis of selenium nanoparticles by using gamma radiation. Dose- Response, Cairo, v. 19, n. 4, 2021. DOI: https://doi.org/10.1177/15593258211059323

[21] E. SAION. ; E. GHARIBSHAHI. ; K. NAGHAVI. Size-controlled and optical properties of monodispersed silver nanoparticles synthesized by the radiolytic reduction method. International Journal of Molecular, Selangor, v. 14, n. 4, p. 7880–7896, 2013. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms14047880

[22] BELLONI, J.; MOSTAFAVI, M.; REMITA, H.; MARIGNIER, J. L.; DELCOURT, M. O. Radiation-induced synthesis of mono- and multi-metallic clusters and nanocolloids. New Journal of Chemistry, Cambridge, v. 22, n. 11, p. 1239–1255, 1998. DOI: https://doi.org/10.1039/a801445k

[23] FINNEY, E. E.; FINKE, R. G. Nanocluster nucleation and growth kinetic and mechanistic studies: A review emphasizing transition-metal nanoclusters. Journal of Colloid and Interface Science, Orlando, v. 317, n. 2, p. 351–374, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.05.092

[24] NAGHAVI, K.; SAION, E.; REZAEE, K.; YUNUS, W. M. M. Influence of dose on particle size of colloidal silver nanoparticles synthesized by gamma radiation. Radiation Physics and Chemistry, Oxford, v. 79, n. 12, p. 1203–1208, 2010.

[25] SERRANO-LOTINA, A.; PORTELA, R.; BAEZA, P.; ALCOLEA-RODRÍGUEZ, V.; VILLARROEL, M.; ÁVILA, P. Zeta potential as a tool for functional materials development. Catalysis Today, Amsterdam, v. 423, p. 113862, 2023. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2022.08.004

[26] MALVERN PANALYTICAL. Polydispersity: what does it mean for DLS and chromatography? Disponível em: https://www.malvernpanalytical.com/en/learn/knowledge-center/insights/polydispersity-what-does-it-mean-for-dls-and-chromatography. Acesso em: abr. 2025.

[27] MALVERN PANALYTICAL. DLS terms defined. Disponível em: https://www.malvernpanalytical.com/en/learn/knowledge-center/whitepapers/wp111214dlstermsdefined. Acesso em: abr. 2025.

[28] YU, B.; ZHANG, Y.; ZHENG, W.; FAN, C.; CHEN, C. T. Positive surface charge enhances selective cellular uptake and anticancer efficacy of selenium nanoparticles. Inorganic Chemistry, Washington, v. 51, n. 16, p. 8956–8963, 2012. DOI: https://doi.org/10.1021/ic301050v

[29] KREGIEL, D.; BERLOWSKA, J.; SZUBZDA, B. Novel permittivity test for determination of yeast surface charge and flocculation abilities. Journal of Industrial Microbiology & Biotechnology, Dordrecht, v. 39, n. 12, p. 1881–1886, 2012. DOI: https://doi.org/10.1007/s10295-012-1193-y

[30] ACHILLI, E.; SIRI, M.; FLORES, C. Y.; KIKOT, P. A.; FLOR, S.; MARTINEFSKI, M.; LUCANGIOLI, S.; ALONSO, S. del V.; GRASSELLI, M. Radiolysis effect of the high proportion of ethanol in the preparation of albumin nanoparticle. Radiation Physics and Chemistry, Oxford, v. 169, p. 108387, 2020. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2020.108775

[31] KOZMÉR, Z.; TAKÁCS, E.; WOJNÁROVITS, L.; ALAPI, T.; HERNÁDI, K.; DOMBI, A. The influence of radical transfer and scavenger materials in various concentrations on the gamma radiolysis of phenol. Radiation Physics and Chemistry, Oxford, v. 124, p. 52–57, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2015.12.011

[32] SUDARE, T.; UENO, T.; WATTHANAPHANIT, A.; SAITO, N. Accelerated nanoparticles synthesis in alcohol-water-mixture-based solution plasma. Physical Chemistry Chemical Physics, Cambridge, v. 17, n. 45, p. 30255–30259, 2015. DOI: https://doi.org/10.1039/C5CP05168A

[33] TONTO, P.; MEKASUWANDUMRONG, O.; PHATANASRI, S.; PAVARAJARN, V.; PRASERTHDAM, P. Preparation of ZnO nanorod by solvothermal reaction of zinc acetate in various alcohols. Ceramics International, Kidlington, v. 34, n. 1, p. 57–62, 2008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2006.08.003

[34] THANH, N. T. K.; MACLEAN, N.; MAHIDDINE, S. Mechanisms of nucleation and growth of nanoparticles in solution. Chemical Reviews, Washington, v. 114, p. 7610–7630, 2014. DOI: https://doi.org/10.1021/cr400544s

[35] NIETO, C.; MARCELO, G.; VEGA, M.; MARTÍN DEL VALLE, E. M. Antineoplastic behavior of polydopamine nanoparticles prepared in different water/alcohol media. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Amsterdam, v. 199, p. 111506, 2021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2020.111506

[36] NAGHAVI, K.; SAION, E.; REZAEE, K.; YUNUS, W. M. M. Influence of dose on particle size of colloidal silver nanoparticles synthesized by gamma radiation. Radiation Physics and Chemistry, Oxford, v. 79, n. 12, p. 1203–1208, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2010.07.009

[37] GEROLIS, L. G. L.; PEREIRA, A. G.; GONÇALVES, L. S.; GASTELOIS, P. L.; NEVES, M. J. Synthesis and characterization of 0D and 1D selenium nanostructures by green chemistry and evaluation of the radioprotective, radiosensitizing and antioxidant properties following exposure to ionizing radiation in vitro. Materials Chemistry and Physics, Lausanne, v. 277, p. 125452, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2021.125452

[38] DISPENZA, C.; GRIMALDI, N.; SABATINO, M. A.; SOROKA, I. L.; JONSSON, M. Radiation-engineered functional nanoparticles in aqueous systems. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Valencia, v. 15, n. 5, p. 3445–3467, 2015. DOI: https://doi.org/10.1166/jnn.2015.9865

[39] ALSHAAL, T.; SZABOLCSY, É. D.; FÁRI, M.; VERES, S.; KASZÁS, L.; KOVÁCS, Z.; EISSA, F.; ELHAWAT, N. Agricultural sustainability and the challenges of selenium nanoparticles (SeNPs): Their role in supporting the environmental economy. Plant Stress, Amsterdam, v. 16, p. 100846, 2025. DOI: https://doi.org/10.1016/j.stress.2025.100846

[40] ŠRÁMEK, M.; PRAUS, L.; BENADA, O.; TLUSTOŠ, P. Selenium nanoparticles: small innovations with mighty impact on crop performance and nutritional quality? Chemical and Biological Technologies in Agriculture, Berlin, v. 13, n. 1, 2026. DOI: https://doi.org/10.1186/s40538-026-00919-x

[41] BARANI, A.; ALIZADEH, S. R.; EBRAHIMZADEH, M. A. A comprehensive review on catalytic activities of green-synthesized selenium nanoparticles on dye removal for wastewater treatment. Water, Basel, v. 15, n. 18, p. 3295, 2023. DOI: https://doi.org/10.3390/w15183295

Downloads

Publicado

23-10-2026

Declaração de Disponibilidade de Dados

O selênio, um micronutriente essencial, apresenta muitos efeitos benéficos em organismos como humanos, plantas e bactérias. No entanto, a relação entre o selênio e os organismos vivos é complexa devido à sua estreita faixa de ação, que pode variar de benéfica a prejudicial, dependendo da concentração. Nanopartículas de selênio (SeNPs) mostram-se promissoras devido à sua reconhecida biocompatibilidade, biodisponibilidade e baixa toxicidade. Contudo, antes que qualquer aplicação potencial possa ser considerada, os parâmetros físico-químicos das SeNPs — como tamanho, forma, composição, estado de agregação e carga superficial — devem ser cuidadosamente caracterizados, visto que a metodologia de síntese pode influenciar sua toxicidade. No presente estudo, utilizamos um método radiolítico, com radiação de 60Co, para sintetizar SeNPs e, em seguida, avaliamos minuciosamente os parâmetros físico-químicos.

Edição

v. 14 n. 4 (2026)

Seção

Artigos Originais

Licença

Direitos autorais (c) 2026 Guilherme Henrique Domingos de Franco, Thayna Felizardo dos Santos, Luciana Mara Costa Moreira, Alline Gomes Pereira, Luanai Graziele Luquini Gerolis, Maria Jose Neves

Creative Commons License

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.

Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/