efeito da massa molar na formação de complexos

EFEITO DA MASSA MOLAR NA FORMAÇÃO DE
COMPLEXOS POLIELETROLÍTICOS DE QUITOSANA
GOMA DO CAJUEIRO CARBOXIMETILADA.
Clara M. W. Santos1, Guilherme A. Magalhães Jr.1*, Jeanny S. Marciel1, Regina C. M. de Paula1, Judith P. A.
Feitosa1, Haroldo C. B. de Paula2
1Departamento de Química Orgânica e Inorgânica, 2Departamento de Química Analítica e Físico Química,Universidade Federal do Ceará,UFC, Campus do Pici,
Cx. Postal 12200,CEP 60.455-760, Fortaleza-Ceará, Brasil, e-mail:[email protected];
[email protected]
Effect of chitosan molar mass on the chitosan/carboxymethyl cashew gum sphere formation by polyelectrolyte
complexation.
Chitosan (CH) with different molar mass (High Mw = Cha and Low Mw = CHb) were used for beads formation with
carboxymethyl cashew gum (CCM). Mev images show that Cha/CCM beads are rougher than the CHb/CCM beads.
The CHa/CCM beads do not swell in water and has lower swelling than CHb/CCM beads at pH 7.4. An increase in
release time is observed for beads formed with low molar mass chitosan at pH7.4.
Introdução
Quitosana é um polímero natural linear com propriedades catiônicas [1]. Por ser um
polieletrólito natural com elevada densidade de carga é muito utilizado na formação de géis, micro
e nanopartículas obtidos via complexação polieletrolítica com poliânions [1]. A goma do cajueiro é
um heteropolissacarídeo composto por galactose (72%), glucose (14%), arabinose (4.6%), ramnose
(3.2%) e ácido glucurônico (4.7%) [2]. Devido à baixa densidade de carga da goma do cajueiro a
complexação polieletrolítica ocorre, mas não produz complexos insolúveis. Derivados
carboximetilados de goma do cajueiro produzidos pela reação da goma com ácido
monocloroacético foram produzidos com um grau de substituição (GS) variando de 0.1 a 2.21.[3].
A complexação de polissacarídeos aniônicos como alginato e ácido hialurônico leva a formação de
complexos com quitosana insolúveis no meio permitindo assim a formação de microesferas e
beads.
Muitas publicações têm citado o estudo de complexos polieletrolíticos de quitosana e
polímeros aniônicos como propostas de matrizes em sistemas de liberação de fármacos [4]. Alguns
desses poliânions são: acácia [5], carboximetilcelulose [6], alginato [7], dextrana sulfatada [8] e
alguns sintéticos como ácido poliacrílico [9].
O objetivo desse estudo foi desenvolver esferas de complexos polieletrolíticos de quitosana
(QT) /goma do cajueiro carboximetilada (CCM) para obtenção de matrizes sensíveis a pH na
liberação de diclofenaco de sódio.
Experimental
Síntese das esferas de quitosana e cajueiro carboximetilada
Quitosana (QT) de diferentes massas molares, QTa (maior massa molar) e QTb (menor
massa molar) foram dissolvidas em ácido acético 2%. Uma solução de QTa 3% ou uma solução de
QTb 5% foi gotejada em uma solução de goma do cajueiro carboximetilado (CCM, GS = 0,31) 3%
em NaOH 1M/etanol (2:1).
Síntese das esferas de quitosana e cajueiro carboximetilada com diclofenaco de sódio
As soluções foram preparadas nas mesmas proporções descritas no item anterior.
Diclofenaco de sódio (1%) foi dissolvido em uma solução junto com o cajueiro carboximetilado
em uma solução de NaOH 1M / Etanol (2: 1).
Cinética de Intumescimento
O estudo da cinética de intumescimento das esferas foi realizado utilizando microscópio
óptico Olympus CH30. As medidas do diâmetro das esferas foram feitas no intervalo de 10
minutos na primeira hora e 20 minutos na segunda hora, em solução tampão pH 7,4 e em água.
A taxa de intumescimento é dada por:
D = Dt/ Do;
onde Dt é o diâmetro relativo em um determinado instante e Do é o diâmetro inicial.
Extração em metanol
Para quantificar o quanto de diclofenaco de sódio foi incorporado fez-se uma extração em
metanol, devido o fármaco ser muito solúvel neste álcool.
Ensaio de liberação de fármaco
As esferas com diclofenaco de sódio (massa de aproximadamente 0,15 g) incorporado
foram colocadas em 30 mL de tampão fosfato 7,4 com a temperatura da solução constante a 37°C.
Alíquotas de 3 mL foram recolhidas para análise no UV – Vis a 276 mm. As alíquotas foram
retiradas no intervalo de 10 minutos na primeira hora, 20 mim na segunda hora.
Caracterização das esferas:
Ressonância magnética nuclear
Para obtenção dos espectros em solução, as esferas foram dissolvidas em HCl 0,1 M e em
seguida liofilizada.
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O material sólido obtido foi dissolvido em D2O e o espectro de RMN 1H obtido em
equipamento Bruker DRX-500 a 70 °C.
Microscopia eletrônica de varredura
A observação da superfície das esferas de QT/GC, após secagem, foi realizada utilizando-se
um equipamento de microscopia eletrônica de varredura (MEV) PHILIPS HOLANDA XL30
montadas em suporte de metal e revestidas com carbono.
Resultados e Discussão
Esferas de quitosana/goma do cajueiro carboximetilada
O diâmetro médio das esferas QTa/CCM foi de 0,51 ± 0,05 mm e o das esferas QTb/CCM
foi de 0,57 ± 0,05 mm.
Ressonância magnética nuclear de 1H
O espectro de RMN 1H das esferas de QTa/CCM (Figura 1) mostra sinais característicos do
hidrogênio anomérico (H-1) da unidade glicosamina dq quiotosana em 4,9 ppm, H-2 em torno de
3,2 ppm, H-3-H-6 entre 3,5 e 4,2 ppm, e o sinal de hidrogênio do grupamento acetil em 2,1 ppm.
A presença da goma pode ser evidenciada pela presença do sinal de –CH3 (1.24 ppm) da ramnose.
H-2D
H1-D
H-Ac
H-1A
-CH3 Ramnose
Figura 1 – Espectro de RMN 1H de CPE QTa/CCM em D2O a 70°C.
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Microscopia eletrônica de varredura
O MEV mostrou que as esferas QTa/CCM (Figura 2a) têm superfície mais rugosa do que as
esferas de QTb/CMC(Figura 2b)
a
b
Figura 2 – Micrografias das esferas: (a) QTa/CCM; (b) QTb/CCM
Ensaio de intumescimento
A partir dos ensaios de intumescimento verifica-se que as esferas QTa/CCM não
intumesceram em H2O enquanto que as esferas de QTb/CCM intumesceram (Figura 3). Em tampão
7,4 ambas as esferas estabilizaram em 10 minutos, porém as esferas de QTb/CCM intumesceram
mais do que as esferas de QTa/CCM (Figura 4).
QTa/CCM
QTb/CCM
1,06
Dt/Do
1,04
1,02
1,00
0,98
0
20
40
60
80
100
120
Tempo (mim)
Figura 3: Gráfico de Dt/Do vs tempo de intumescimento em H2O das esferas QTa/CCM e QTb/CCM.
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1,06
Dt/Do
1,04
QTa/CCM
QTb/CCM
1,02
1,00
0
20
40
60
80
100
120
tempo(mim)
Figura 4: Gráfico de Dt/Do vs tempo de intumescimento em pH 7,4 das esferas QTa/CCM e QTb/CCM.
Ensaio de liberação de fármaco
Os ensaios de liberação mostram que as esferas de QTb/CMC liberam um máximo de 68%
do fármaco em 40 minutos enquanto as esferas de QTa/CMC liberam um máximo de 65% em 30
minutos (Figura 5).
72
QTbCCM
QTaCCM
% de farmaco liberada
69
66
63
60
57
54
0
20
40
60
80
100
120
tempo (mim)
Figura 5: Liberação de diclofenaco de sódio a partir das esferas QTA/CCM e QTb/CCM.
Conclusões
Esferas de quitosana com diferentes massas molares com carboximetil cajueiro foram obtidas e
caracterizadas. O intumescimento e a liberação de fármaco destas esferas mostram que estes
parâmetros são dependentes da massa molar da quitosana utilizada neste trabalho.
Agradecimentos
Rede Nanoglicobiotec/CNPq pelo suporte financeiro, CNPq e Capes pelas bolsas de estudo. Prof.
Cárdenas (Quitoquimica, Chile).
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