efeito entrópico da montmorilonita sódica no arranjo cristalino e

EFEITO ENTRÓPICO DA MONTMORILONITA SÓDICA NO ARRANJO
CRISTALINO E DINÂMICA MOLECULAR DO SISTEMA
PVAL/CEFALEXINA
Antonio de Pádua C. B. Cunha 1, Emerson Oliveira Silva 1, Maria Inês Bruno Tavares 1, Pedro J.O.Sebastião 2,3,
Fabián Vaca Cháves 2,3
1- Instituto de Macromoléculas Professora Eloisa Mano da Universidade Federal do Rio de Janeiro
(IMA/UFRJ), Bloco J, Centro de Tecnologia, Ilha do Fundão, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, CP: 68525, CEP:
21945-970,
2- Matéria Condensada, Centro de Física da Universidade de Lisboa, Lisboa, Portugal,
3- Departamento de Física, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, Lisboa, Portugal.
Resumo
No referido trabalho, foram obtidos nanocompósitos de PVAL/Argila/cefalexina, a partir da hidrólise de dispersões de
PVAc/Argila contendo 0,5g do fármaco, utilizando gotejamento de soluções de distintas concentrações de NaOH. As
caracterizações das amostras foram realizadas por difração de raios X, para determinação do grau de cristalinidade, bem
como à observação quanto ao grau de esfoliação . Os perfis de relaxação de RMN de baixo campo dos nanocompósitos,
mostraram alterações na mobilidade dos segmentos poliméricos de acordo com a variação do teor de argila, com
alterações no arranjo cristalino do PVAL, além da diminuição do efeito entrópico provocado pela argila, com a inserção
da cefalexina. A cefalexina como demonstra o FTIR não interage quimicamente com a estrutura do polímero, estando
retida apenas por barreira física.
Palavra chave: PVAL, Argila, Cefalexina, Montmorilonita, Nanocompósito
ENTROPIC EFFECT OF SODIUM MONTMORILLONITE IN THE CRYSTALLINE
ARRANGEMENT AND MOLECULAR DINAMICS OF THE SYSTEM PVAL/CEPHALEXIN
Abstract
In that work, PVAL / clay / cephalexin nanocomposite were obtained from the hydrolysis of PVAc / clay dispersions
containing 0.5 g of the drug, using drip of different concentrations of NaOH solutions. The characterization of the
samples were performed by X-ray diffraction to determine the degree of crystallinity, and the observation as to the
degree of exfoliation. Relaxation profiles of low-field NMR of the nanocomposites have shown changes in mobility of
polymer segments in accordance with the variation of clay content, with changes in the crystalline arrangement of the
PVAL, in addition to lowering entropic effect caused by clay, with the insertion cephalexin. Cephalexin as shown by
the FTIR does not interact chemically with the polymer structure, being only held by a physical barrier.
Keyword: PVAL, Clay, Cephalexin, Montmorillonite, Nanocomposite
1-Introdução
Num piscar de olhos, com a mudança das dimensões de um material, entramos no mundo nano,
onde propriedades que no universo macroscópico passariam desapercebidas, surgem como grande
alternativa em sistemas nanoestruturados. A Indústria farmacêutica vislumbra nos nanofármacos o
caminho para o transporte e direcionamento do princípio ativo para os diversos ambientes
fisiológicos, onde os sistemas de liberação modificada de fármacos utilizando nano cargas revelamse como a grande inovação tecnológica do século. Atualmente, dentre os novos sistemas
terapêuticos, os mais investigados são os de dimensões nanométricas, ressaltando como uma das
principais vantagens a possibilidade de direcionar o fármaco aos locais de atividade farmacológica
desejada, respeitando o tempo de ação, resultando assim em uma resposta terapêutica eficaz com
menores efeitos colaterais quando comparados aos sistemas poliméricos tradicionais [1,2]. Os
tratamentos medicamentosos eficazes são alcançados não somente pela ação adequada do fármaco,
mas, também, pela concentração efetiva constante nos locais de ação, como no caso de alguns
antibióticos que requerem doses mais altas na cura da otite, sinusite e pneumonia por não atingirem
as concentrações necessárias in loco, como por exemplo a cefalexina, o que seria possível com uma
forma farmacêutica mais estável. Tal artifício, normalmente chamado de sistemas de liberação
controlada de fármacos (Drugs Delivery Systems - DDS) envolve uma dimensão considerável de
conhecimentos, principalmente nas áreas de ciências farmacêuticas, físico-química, ciências de
polímeros e biologia molecular [3]. Esse sistema é capaz de controlar a cinética de liberação do
princípio ativo, principalmente quando utiliza matrizes poliméricas, como por exemplo o PVAL,
que apresenta alta biocompatibilidade e propriedades ímpares de acordo com o seu processo de
obtenção, segundo RAM [4].
2-Experimental
2.1-Materiais
O hidróxido de sódio oriundo da Vetec, foi utilizado como recebido,
A argila Volclay(Montmorilonita sódica) foi recebida da bentec, e utilizada como tal.
2.2-Preparação do nanocompósito PVAL/Argila/cefalexina por polimerização in situ.
Figura 1- Fluxograma de obtenção por polimerização in situ do nanocompósito Pval/Argila/Cefalexina.
Transmitância (u.a.)
Resultados e Discussão
Foi observado deformação axial de O-H, característico de ligação de hidrogênio intermolecular,
com banda larga próximo a 3550 cm-1 nos espectros de PVAL 0,3M e 0,5M obtidos a partir da
hidrólise do poli-acetato de vinila/MMT sódica na presença de cefalexina com diferentes
concentrações de NaOH, que pode indicar alto grau de hidrólise (Fig.2), e como decorrência alta
cristalinidade. Foi observado ainda à ausência de banda intensa entre 1660-1550 cm-1 característica
da presença de anion carboxilato, bem como bandas de comprimento de onda entre 1700-1760 cm-1
relativo ao grupo carbonilados ésteres, que demonstra não ter ocorrido interação química entre a
carboxila terminal da cefalexina e o grupo hidroxila do polímero, o que corrobora com a alta
população de interações de hidrogênio já relatada, o que indica a presença de cafalexina retidas
apenas por barreira física.
PVAL 0,5M / MMT sódica 0,6% /cefa 0,5g
PVAL 0,3M / MMT sódica 0,2% /cefa 0,5g
Cefalexina
3500
3000
2500
2000
1500
1000
-1
Número de Onda ( cm )
Figura.2. FTIR da cefalexina e híbrido Pval/Argila/cefalexina
Nos difratogramas obtidos por difração de raios-x da referidas amostras, são observados picos
próximos aos ângulos 2Ɵ= 19,8; 22,9 e 40,6, característicos do PVAL semicristalino, com
estreitamento da base a partir da concentração 1,0M, o que pode indicar uma maior organização
estrutural das cadeias, justificando uma melhor ordenação e conseqüente maior arranjo cristalino,
como mostra a fig. 3 .
Figura.3.Difratograma do PVAL obtido polimerização in situ.
Nos espectros de RMN de baixo e alto campo das amostras de PVAL (5A) e híbridos;
PVAL/Cefalexina (5B) e PVAl/Argila/Cefalexina (5D) foram observados valores de perfil de
relaxação de T1 bem próximos, o que indica arranjos cristalinos semelhantes, diferentemente do
híbrido PVAL/Argila (5C), onde o efeito entrópico da argila é bem pronunciado, ocorrendo uma
diminuição acentuada da cristalinidade conforme ilustra a fig.4. A cefalexina atua diminuindo a
entropia dos domínios cristalinos do sistema PVAL/Argila como mostra a fig. 5D.
Figura.4. Cristalinidade do PVAL obtido por polimerização in situ e híbridos PVAL/Argila,
PVAL/Cefalexina e PVAL/Argila/Cefalexina x teor de argila.
(5A)
(5B)
(5C)
(5D)
Figura.5. Tempo de relaxação do PVAL (5A) e híbridos: PVAL/cefalexina (5B), PVAL/Argila (5C) e
PVAL/Argila/Cefalexina (5D) x frequência.
Conclusões
O PVAL utilizado na produção do sistema PVAL/Argila/Cefalexina, foi obtido por um processo
laboratorial que envolveu o gotejamento do NaOH no meio reacional em diferentes concentrações.
Tal procedimento proporcionou a formação de um polímero com alto grau de hidrólise, o que
decorreu em um alto grau de cristalinidade. A inserção da argila na matriz polimérica mostrou-se
capaz de controlar o grau de cristalinidade, o que pode modular a cinética de liberação do fármaco
no sistema de acordo com a esfoliação e intercalação. Como revelado, a cefalexina encontra-se
retida apenas por barreira física, como demonstrou o FTIR, proporcionando assim uma excelente
dispersão, o que vai facilitar a formação de um material de característica similar. Baseado nas
informações obtidas das diversas análises realizadas com os nanomateriais, foi observado a sua
capacidade de controlar a liberação do fármaco usando a MMT sódica como agente de controle
cinético
Referências
1. T. Barliya. Factors affecting the pKa of the nanocarrier. PubMed Central. Curr.Drug Deliv, J
Control Release, v. 160, n. 4, p. 218-234, 20012.
2. C. Kaparissides; S. Alexandridou; K. Kotti; S. Chaitidou. Recent advances in novel drug delivery
systems. J. nanotechynol.Online, v.2, p.1-1, 2006.
3. A. Raizada; A. Bandan; B. Kumar. Polymers in drug delivery: A review, International Journal of
Pharma Research & Development - On line (IJPRD) 20112- G. Vilar; J. Tulla-Pache; F. Alberico,
Polymers and Drug Delivery Systems. Bentham Science Publishers, v. 9, n. 4, p. 367-394, 2012.
4. S. RAM; T. K. MANDAL. Photoluminescence in small isotactic, atactic and syndiotactic pval
polymer molecules in water.Chemical Physics 303,2004, 121p.
Agradecimentos