Novais, Sara CalçadaCampos, Maria Jorge GeraldesDias, Juliana RosaOliveira, Miguel António Martins de2025-01-142024-12-03http://hdl.handle.net/10400.8/10388Nanotechnology is a rapidly expanding field with immense biotechnological potential. Silver nanoparticles (AgNPs) are highly valued for their unique physiochemical and biological properties, although their synthesis conditions can significantly influence these characteristics. Eco-friendly biological methods offer a faster and simpler approach to producing small, stable, and high-yield AgNPs. One promising application of AgNPs is in the preservation of cultural heritage, where recent research has demonstrated their effectiveness in controlling microbial growth and preventing the biodeterioration of valuable historical artefacts. The primary goal of this dissertation was to assess the potential of marine fungi associated with macroalgae for the eco-friendly synthesis of silver nanoparticles, intended as antimicrobial agents for cultural heritage preservation. In the first experimental study, the biosynthesis of AgNPs by cell-free filtrates (CFFs) of eight marine fungal species was evaluated and optimized for nanoparticle size, yield, dispersity, and stability. The use of CFFs from Talaromyces pinophilus, Aspergillus fructus, Purpureocillium lilacinum, Penicillium toxicarium, and Emericellopsis maritima grown under hypo-osmotic conditions (distilled water medium), combined with optimal biosynthesis reaction parameters identified through response surface methodology (pH 10, 100 ºC, 105 min, 1.5 mM AgNO3, and 40% (v/v) CFF), significantly enhanced the production of high yields of predominantly monodispersed AgNPs. The nanoparticles exhibited moderate stability, with a substantial fraction being smaller than 50 nm, except for P. lilacinum which produced larger particles. In the second experimental study, the antibacterial potential of biosynthesised AgNPs was tested against environmental culturable bacteria isolated from mosaic test pieces (MTPs, limestone) exposed in the Roman city of Conímbriga, Portugal. The CFFs, under the previously defined optimized reaction parameters, produced a high yield of polydisperse AgNPs with stable zeta potentials ranging between -20 mV and -40 mV. The AgNPs synthesized by T. pinophilus CFF averaged under 100 nm in size, while the others exceeded 100 nm, but with a significant proportion of small-sized particles. The antibacterial activity of these AgNPs was tested against ten bacterial strains isolated from the MTPs at 25 μg/mL and 6.25 μg/mL. The higher concentration inhibited the growth of nine of the ten isolates, while the lower concentration was effective against three strains. Chryseobacterium sp. exhibited resistance to both concentrations. Additionally, the lower concentration reduced biofilm formation in Janthinobacterium lividum and Microbacterium oxydans, but not in Erwinia persicina. AgNPs synthesised by the CFFs of T. pinophilus and A. fructus showed the greatest antibacterial effectiveness, likely due to their smaller size. In summary, the results of this dissertation highlight the effectiveness and practicality of using marine fungal CFFs to produce AgNPs through an eco-friendly process. These biosynthesised AgNPs demonstrated significant antibacterial properties against bacterial strains that may colonise culturally significant artefacts, underscoring their potential for application in heritage preservation.A nanotecnologia é um campo em rápida expansão com um enorme potencial biotecnológico. As nanopartículas de prata (AgNPs) são altamente valorizadas pelas suas propriedades físico-químicas e biológicas únicas, embora as suas condições de síntese possam influenciar significativamente estas características. Métodos biológicos, ecologicamente sustentáveis, oferecem uma abordagem mais rápida e simples para a produção de AgNPs de pequeno tamanho, estáveis e com elevado rendimento. Uma aplicação promissora das AgNPs é na preservação do património cultural, onde investigações recentes demonstraram a sua eficácia no controlo do crescimento microbiano e na prevenção da biodeterioração de artefactos históricos valiosos. O principal objetivo desta dissertação foi avaliar o potencial de fungos marinhos associados a macroalgas para a biossíntese de nanopartículas de prata, com a finalidade de serem usadas como agentes antimicrobianos na preservação do património cultural. No primeiro estudo experimental, a biossíntese de AgNPs por filtrados livres de células (CFFs) de oito espécies de fungos marinhos foi avaliada e otimizada quanto ao tamanho, rendimento, dispersão e estabilidade das nanopartículas. O uso de CFFs dos fungos Talaromyces pinophilus, Aspergillus fructus, Purpureocillium lilacinum, Penicillium toxicarium e Emericellopsis maritima, cultivados em condições hipo-osmóticas (meio com água destilada), combinado com parâmetros otimizados da reação de biossíntese através de uma metodologia de superfície de resposta (pH 10, 100 ºC, 105 min, 1,5 mM AgNO3 e 40% (v/v) CFF), melhorou significativamente a produção com altos rendimentos de AgNPs predominantemente monodispersas. As nanopartículas apresentaram estabilidade moderada, com uma porção substancial sendo menor que 50 nm, exceto para P. lilacinum que produziu partículas maiores. No segundo estudo experimental, o potencial antibacteriano das AgNPs biossintetizadas foi testado contra bactérias ambientais cultiváveis, isoladas de provetes (MTPs, calcário) expostas na cidade romana de Conímbriga, Portugal. Os CFFs, sob os parâmetros de reação otimizados previamente definidos, produziram um elevado rendimento de AgNPs polidispersas com potenciais zeta estáveis, variando entre -20 mV e -40 mV. As AgNPs sintetizadas pelo CFF de T. pinophilus possuíam um tamanho médio inferior a 100 nm, enquanto as outras excederam os 100 nm, mas com uma proporção significativa de partículas de pequeno tamanho. A atividade antibacteriana destas AgNPs foi testada contra dez estirpes bacterianas isoladas dos MTPs, a 25 μg/mL e 6,25 μg/mL. A maior concentração inibiu o crescimento de nove das dez estirpes, enquanto a menor concentração foi eficaz contra três estirpes. O Chryseobacterium sp. exibiu resistência a ambas as concentrações. Adicionalmente, a menor concentração das AgNPs reduziu a formação de biofilme em Janthinobacterium lividum e Microbacterium oxydans, mas não em Erwinia persicina. As AgNPs sintetizadas pelos CFFs de T. pinophilus e A. fructus demonstraram ter uma maior eficácia antibacteriana, provavelmente devido ao seu menor tamanho. Em resumo, os resultados desta dissertação destacam a eficácia e a viabilidade da utilização de CFFs de fungos marinhos para a produção de AgNPs através de um processo mais ecológico. Estas AgNPs biossintetizadas demonstraram propriedades antibacterianas significativas contra estirpes bacterianas que podem colonizar artefactos de valor cultural, sublinhando o seu potencial de aplicação na preservação do património.engBiogenic nanoparticlesCell-free filtratesEnvironmental bacteriaMacroalgae-associated fungiMosaic test piecesOsmotic stressmaster thesis203799054