UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
INSTITUTO DE QUÍMICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Estudos de adsorção de tetraciclina e cromoglicato em partículas de quitosana
Camila Renata Machado de Lima
_______________________________________
Dissertação de Mestrado
Natal/RN, janeiro de 2013
Camila Renata Machado de Lima
ESTUDOS DE ADSORÇÃO DE TETRACICLINA E CROMOGLICATO EM
PARTÍCULAS DE QUITOSANA
Dissertação apresentada ao Programa de Pósgraduação em Química da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Química.
Orientador: Prof. Dr. José Luís Cardozo
Fonseca
Natal - RN
2013
Divisão de Serviços Técnicos
Catalogação da Publicação na Fonte. UFRN
Biblioteca Setorial do Instituto de Química
Lima, Camila Renata Machado de.
Estudos de adsorção de tetraciclina e cromoglicato em partículas de quitosana
/ Camila Renata Machado de Lima. Natal, RN, 2013.
86 f.
Orientadora: José Luís Cardozo Fonseca
Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal do Rio Grande
do Norte. Centro de Ciências Exatas e da Terra. Programa de Pós-Graduação em
Química. Afetividade. Química. Aulas experimentais.
1. Quitosana – Dissertação. 2. . Cinética de adsorção - Dissertação. 3.
Modelo cinético - Dissertação. 4. Isoterma de adsorção – Dissertação. 5.
Tetraciclina – Dissertação. 6. Cromoglicato de sódio – Dissertação. I. Costa,
Marta. II. Fonseca, José Luis Cardozo. III. Universidade Federal do Rio Grande
do Norte. IV. Título.
RN/UFRN/BSE- Instituto de Química
CDU 547.995 (043)
Aos meus pais, Cícero e Maria.
AGRADECIMENTOS
Primeiramente a Deus, por iluminar meus passos em toda essa caminhada;
Ao Prof. Dr. José Luís Cardozo Fonseca e à Profa. Dra. Márcia Rodrigues
Pereira pela orientação, dedicação, paciência, confiança, amizade e por toda sabedoria
transmitida durante esses anos;
Aos meus pais, Cícero Rozendo de Lima e Maria de Brito Machado, por todo
amor, apoio e desvelo durante toda a caminhada. Devo á vocês tudo o que sou;
Ao meu namorado Jardeilson Soares pelo seu apoio, compreensão e carinho;
À Ana Luiza Porpino Fernandes Caroni por ser minha mestra, desde o início da
minha iniciação científica, amiga e um exemplo que levo para vida toda. Obrigada pela
paciência, apoio e empenho em sempre me ajudar no que fosse necessário;
Aos amigos do Laboratório de Membranas e Colóides, em especial a Jéssica
Marques, Wildson Arcanjo e David Lucas que estiveram ao meu lado auxiliando
diretamente ou indiretamente na realização deste trabalho;
Ao meu querido grupo formado desde a graduação, Rusceli Diego, Heloiza
Fernanda, Denise Sales, Denise Emerenciano e Rosemiro Barros, pela amizade, apoio,
paciência, compreensão e carinho. Obrigado pelos momentos de alegria, e por tornarem
mais fácil a minha jornada;
As minha amigas do coração que me acompanharam de perto, Shandra Lucena,
Patrícia Campos e Carla Estela, pelo apoio, companheirismo, amizade e carinho;
A todos os amigos que acompanharam e/ou colaboraram com este trabalho;
Ao Ministério de Ciência e Tecnologia (MCT), ao Conselho Nacional de
Desenvolvimento
Científico
e
Tecnológico
(CNPq),
à
Coordenação
de
Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e à Pró-Reitoria de Pesquisa
da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (PROPESQ-UFRN) pelo suporte
financeiro dado a este trabalho.
RESUMO
Dentre os polímeros que mais se destacam nas últimas décadas, a quitosana, um
biopolímero com propriedades físico-químicas e biológicas promissoras, tem sido alvo
de um campo amplo de pesquisa. A quitosana se apresenta como uma ótima escolha no
campo de adsorção, devido a suas propriedades adsorventes, baixo custo e abundância.
A presença de grupos aminos em sua cadeia governam a maioria das suas propriedades
e definem em qual aplicação dada amostra de quitosana poderá ser utilizada, assim
torna-se imprescindível a determinação do seu grau de desacetilação médio. Neste
trabalho foram desenvolvidos estudos cinéticos e de equilíbrio a fim de monitorar e
caracterizar o processo de adsorção de dois fármacos, o cloridrato de tetraciclina e o
cromoglicato de sódio, em partículas de quitosana. Modelos cinéticos e de isotermas de
adsorção foram aplicados nos dados experimentais. Para ambos os estudos, análises no
potencial zeta também foram realizadas. A adsorção de cada fármaco apresentou
aspectos distintos. Através dos estudos desenvolvidos neste trabalho foi possível
descrever um modelo cinético para a adsorção de tetraciclina em partículas de
quitosana, demonstrando que o mesmo pode ser descrito por duas cinéticas de adsorção,
uma para a tetraciclina protonada e outra para a tetraciclina não protonada. Na adsorção
de cromoglicato de sódio em partículas de quitosana, estudos de equilíbrio foram
desenvolvidos a diferentes temperaturas, permitindo a determinação de parâmetros
termodinâmicos.
Palavras-chave: Quitosana. Cinética de adsorção. Modelo cinético. Isoterma de
adsorção. Tetraciclina. Cromoglicato de sódio.
ABSTRACT
Among the polymers that stand out most in recent decades, chitosan, a
biopolymer with physico-chemical and biological promising properties has been the
subject of a broad field of research. Chitosan comes as a great choice in the field of
adsorption, due to their adsorbents properties, low cost and abundance. The presence of
amino groups in its chain govern the majority of their properties and define which
application a sample of chitosan may be used, so it is essential to determine their
average degree of deacetylation. In this work we developed kinetic and equilibrium
studies to monitor and characterize the adsorption process of two drugs, tetracycline
hydrochloride and sodium cromoglycate, in chitosan particles. Kinetic models and the
adsorption isotherms were applied to the experimental data. For both studies, the zeta
potential analyzes were also performed. The adsorption of each drug showed distinct
aspects. Through the studies developed in this work was possible to describe a kinetic
model for the adsorption of tetracycline on chitosan particles, thus demonstrating that it
can be described by two kinetics of adsorption, one for protonated tetracycline and
another one for unprotonated tetracycline. In the adsorption of sodium cromoglycate on
chitosan particles, equilibrium studies were developed at different temperatures,
allowing the determination of thermodynamic parameters.
Keywords: Chitosan. Adsorption kinetics. Kinetic model. Adsorption isotherm.
Tetracycline. Sodium cromoglycate.
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS................................................................
8
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA...................................................................
10
2.1
ADSORÇÃO DE FÁRMACOS....................................................................
10
2.1.1
Sistemas poliméricos de liberação de fármacos........................................
12
2.1.2
Tratamento de efluentes contaminados com fármacos............................
13
2.1.3
Estudos de equilíbrio...................................................................................
14
2.1.4
Estudos cinéticos..........................................................................................
20
2.2
QUITOSANA................................................................................................
23
2.3
TETRACICLINA..........................................................................................
31
2.4
CROMOGLICATO DE SÓDIO....................................................................
33
3
REFERÊNCIAS...........................................................................................
36
4
APÊNDICE...................................................................................................
54
APÊNDICE A: TETRACYCLINE ADSORPTION ON CHITOSAN:
a mechanistic description based on mass uptake and zeta
potential measurements ………………………………....
55
APÊNDICE B: EQUILIBRIUM AND KINETIC ASPECTS OF
SODIUM CROMOGLYCATE ADSORPTION ON
CHITOSAN: mass uptake and surface charging
considerations....................................................................
5
ANEXO
62
85
8
1
INTRODUÇÃO E OBJETIVOS
A utilização do processo de adsorção como uma técnica de purificação é muito
antiga. Alguns exemplos de carvão vegetal no Egito antigo e também no Japão para
purificar substâncias medicinais e água têm sido citados. Há 200 anos atrás, o carvão de
osso e carvão de madeira foram usados para a descoloração e refino de açúcar. Hoje, a
adsorção é empregada em inúmeras aplicações, dentre elas, na produção de alto vácuo,
em máscaras de gás, na indústria do açúcar, no controle da umidade, na catálise
heterogênea, em processo de flotação, na análise cromatográfica e no campo da
medicina (KRISHNAMURTHY; VALLINAYAGAN et al., 2008).
O processo de adsorção tem despertado cada vez mais interesse dos
pesquisadores, principalmente por ser um método de alta seletividade em nível
molecular, demonstrando-se eficaz e econômico(CRINI; BADOT, 2008; CHAVES,
2009; HAN; QIU et al., 2012). O fenômeno de adsorção é um processo de equilíbrio
entre duas fases, ou seja, ocorre numa interface. A superfície onde ocorre a adsorção
chama-se adsorvente e a substância que é adsorvida é denominada adsorvato
(ADAMSON; GAST, 1997).
Por ser um processo com baixo consumo de energia, a pesquisa por novos
adsorventes vem se destacando, e muitos adsorventes não convencionais de baixo custo
têm sido experimentados por muitos pesquisadores, tais como casca de banana,
quitosana, bagaço de cana-de-açúcar, serragem de madeira, fibra de coco e casca de
laranja (NAMASIVAYAM; DINESH KUMAR et al., 2001; SOUSA; SOUSA et al.,
2009; ALOMÁ; MARTÍN-LARA et al., 2012; DE LIMA; NASCIMENTO et al., 2012;
GHAEE; SHARIATY-NIASSAR et al., 2012; LIU; NGO et al., 2012; LUGO-LUGO;
BARRERA-DÍAZ et al., 2012).
A quitosana, um polímero obtido de recursos naturais renováveis, tem ganhado
grande destaque nas últimas décadas devido suas interessantes propriedades. Por se
comportar como um policátion, devido à protonação de grupos amino em sua cadeia,
tem a capacidade de formar géis, alta capacidade de adsorção e biodegradabilidade. Em
adição, é naturalmente biocompatível, apresenta uma baixa toxicidade para os tecidos
vivos e apresenta atividades antibacteriana, antifúngica e anti-tumoral (DASH;
CHIELLINI et al., 2011). Visto que muitas dessas propriedades estão associadas à
presença desses grupamentos amino, se torna imprescindível a determinação do grau de
desacetilação da quitosana, bem como de sua massa molar.
9
No que diz respeito à adsorção de fármacos em polímeros, muitos trabalhos têm
sido desenvolvidos, com aplicações que abrangem desde o tratamento de corpos
hídricos contaminados por fármacos (OTERO; GRANDE et al., 2004; VASILIU;
BUNIA et al., 2011; DAI; ZHANG et al., 2012; HAN; QIU et al., 2012; XU; PAN et
al., 2012) até possíveis sistemas de liberação controlada (ROUSE; WHATELEY et al.,
2007; CARONI; LIMA et al., 2009; VASILIU; BUNIA et al., 2011). Entretanto, poucos
destes trabalhos abrangem um estudo cinético de adsorção, um importante parâmetro
para otimização de custo e viabilização desse processo de adsorção.
Assim, este trabalho apresenta como objetivo a avaliação do processo de
adsorção de fármacos em partículas de quitosana, realizando experimentos de equilíbrio
e de cinética a fim de monitorar e caracterizar este processo. O mesmo foi dividido em
duas partes, sendo a primeira realizada com o fármaco antimicrobiano, cloridrato de
tetraciclina, e a segunda realizada com o fármaco antialérgico, o cromoglicato de sódio.
Esses fármacos apresentam características distintas, enquanto que a tetraciclina pode se
apresentar de forma protonada ou neutra , o cromoglicato, por sua vez, apresenta carga
negativa.
A revisão bibliográfica apresenta aspectos teóricos relacionados à adsorção de
fármacos, enfatizando duas aplicações, sistemas poliméricos de liberação de fármacos e
tratamento de efluentes contaminados por fármacos, com destaque para a quitosana
como adsorvente, bem como os estudos de adsorção de fármacos (estudos de equilíbrio
e de cinética). A seção 4 desse trabalho, intitulada “apêndice”, engloba dois artigos, um
já publicado na revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, e outro já aceito para a
mesma revista. Portanto, a parte experimental, os resultados, a discussão e a conclusão
do trabalho encontram-se descritos nos artigos.
10
2
REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 ADSORÇÃO DE FÁRMACOS
Adsorção é o processo em que os materiais de uma fase acumulam-se ou
concentram-se na superfície interfacial de outra fase (KIM, 2004), logo, ela está
relacionada a um fenômeno de interface (DĄBROWSKI, 2001). Define-se interface
como o limite entre duas ou mais fases existentes. O fenômeno de adsorção, então,
ocorre na interface de duas fases, tais como, líquido-líquido, líquido-vapor, líquidosólido, vapor-sólido e sólido-sólido (KIM, 2004).
O termo “adsorção de fármacos na interface líquido-sólida” refere-se a um caso
particular de um fenômeno que ocorre assim que substâncias presentes em uma fase
líquida acumulam ou concentram na superfície ou poros de um sólido, caracterizando
um fenômeno de interação de interfaces (SOMASUNDARAN, 2006). Sendo assim, o
fármaco, que é a substância adsorvida, é chamada de adsorvato e o sólido, de adsorvente
(Figura 2.1). Diferentes fatores podem interferir no processo de adsorção, como por
exemplo, solubilidade do adsorvato, pH, temperatura, natureza do adsorvente.
Figura 2.1 – Representação do processo de adsorção.
Fonte: Adaptado de http://www.vu.union.edu/~bakranis/aerogels/results.htm.
Quando há penetração de moléculas do adsorvato na fase sólida, tem-se o
fenômeno de absorção. O termo “sorção” é usado para denotar tanto adsorção quanto
absorção, quando ambos ocorrem simultaneamente ou quando não é possível distinguilos (DĄBROWSKI, 2001).
11
Dois tipos de forças estão envolvidas na atração do adsorvato, dando origem a
adsorção física ou química. A adsorção física (fisissorção) tem um grau relativamente
baixo de especificidade, as interações ocorrem devido às forças eletrostáticas, sendo o
material adsorvido não fixado na superfície do sólido, resultando em multicamadas de
adsorção. Uma molécula que foi adsorvida por fisissorção mantém a sua identidade, e
na dessorção retorna a fase fluida em sua forma original, sendo assim, a fisissorção é
um processo rápido e reversível. Por outro lado, se uma molécula for adsorvida por
quimissorção perde sua identidade, e não poderá ser recuperada por dessorção,
caracterizando o processo de quimisorção como uma reação lenta e que não é
facilmente reversível. Na adsorção química (quimissorção), o adsorvato é fixado ao
adsorvente sólido através de ligações covalentes específicas. O material quimicamente
adsorvido não se apresenta livre para mover-se na superfície. Contrário a fisissorção, a
quimissorção ocorre somente em monocamadas, pois como a superfície do sólido tornase saturada com uma simples camada de adsorvato, as forças químicas entre o
adsorvente e adsorvatos adicionais tornam-se muito fracas (ROUQUEROL;
ROUQUEROL et al., 1999). Entretanto, a maioria dos processos de adsorção
frequentemente não ocorre através de um desses tipos isoladamente, mas pela
combinação de adsorção física e química (KIM, 2004).
O processo de adsorção pode influenciar desde o processo de formulação e
preparação de um medicamento, durante o processo de armazenamento, até a
administração do produto farmacêutico pelo paciente (SOMASUNDARAN, 2006).
Geralmente um fármaco não é administrado isoladamente, mas combinado com
substâncias farmacologicamente inertes chamadas de excipientes (ANSEL, 2000). Por
estarem intimamente ligados, o fármaco pode adsorver no excipiente, reduzindo sua
eficácia terapêutica. Da mesma maneira, a adsorção proposital de fármacos, como o
diazepam, em substratos sólidos, pode ser realizada com o objetivo de minimizar os
problemas de paladar (FLORENCE; ATTWOOD, 2003).
O processo de adsorção também pode ser usado com eficiência, na remoção, por
exemplo, de fármacos tóxicos, no caso de overdose, e de fármacos de administração oral
que causam problemas gástricos. Tem-se usado adsorventes em diálises para reduzir
concentrações tóxicas de fármaco, passando o sangue por uma membrana de
hemodiálise sobre o carvão e outros adsorventes (FLORENCE; ATTWOOD, 2003).
12
Nas duas próximas subseções será dada ênfase a duas aplicações para o processo
de adsorção de fármacos.
2.1.1 SISTEMAS POLIMÉRICOS DE LIBERAÇÃO DE FÁRMACOS
As formas mais comuns de distribuição de fármacos para o homem são a
administração oral e injeção. No entanto, estes métodos têm uma baixa eficiência para
algumas terapias. Alguns agentes terapêuticos são fármacos instáveis ou fracamente
solúveis, por isso, novos sistemas de liberação são atualmente exigido (WANG;
OTUONYE et al., 2009). Entre estes sistemas estão incluídos os lipossomas, as bombas
osmóticas, os revestimentos entéricos, os sistemas transdérmicos e particulados, os prófármacos, as microemulsões (OLIVEIRA; SCARPA et al., 2004), os sistemas matriciais
poliméricos, entre outros (LOPES; LOBO et al., 2005).
A melhoria no desenvolvimento desses sistemas de liberação modificada
depende estritamente da seleção de um agente apropriado capaz de controlar a liberação
do fármaco, sustentar a ação terapêutica ao longo do tempo e/ ou de liberar o fármaco a
nível de um determinado tecido ou órgão alvo. Dentro das várias opções, os polímeros
são agentes versáteis e promissores para exercer tal função (LOPES; LOBO et al.,
2005).
Por serem versáteis, eles têm sido usados em diversas aplicações biomédicas,
tais como, liberação de fármaco, implantes, lentes de contato, materiais dentários,
enxertos vasculares dentre outras. Algumas das aplicações mais promissoras dos
polímeros no campo de sistema de liberação de fármaco são: (SINKO, 2008) (1)
hidrogéis, definidos de forma simples, como géis coloidais em que a água atua como
meio dispersante; (2) bioadesivos, polímeros capazes de se ligarem a substratos
biológicos de duas maneiras: aderindo à camada mucosa (mucoadesivos) ou à
membrana celular (citoadesivos); (3) micro e nanopartículas, que consistem de
macromoléculas destinadas para carregar fármacos até o sítio de ação e são liberadas,
por exemplo, por via oral e via intravenosa, respectivamente (KIM; SEO et al., 2008).
Algumas características se tornam necessárias para que o polímero possa ser
utilizado em aplicações biomédicas, como: biocompatibilidade, isto é, não produzir
reação adversa e ter habilidade de desencadear em um organismo a resposta apropriada
para uma aplicação específica, e ser, de preferência, biodegradável (WILLIAMS, 1999;
FOURNIER; PASSIRANI et al., 2003). Sendo biodegradável, não há a necessidade de
13
intervenções para retirada do sistema de liberação de fármaco após a completa
eliminação do princípio ativo, pois o mesmo é degradado dentro do organismo através
de processos biológicos.
Polímeros de origem natural são usualmente biodegradáveis e oferecem
excelente biocompatibilidade. Já os polímeros sintéticos estão disponíveis em uma
extensa variedade de composição com fácil ajuste das propriedades (ANGELOVA;
HUNKELER, 1999). Assim, vários polímeros naturais e sintéticos têm atraído a atenção
para o uso como carreadores em aplicações biomédicas (VILLANOVA; ORÉFICE et
al., 2010).
2.1.2 TRATAMENTO DE EFLUENTES CONTAMINADOS COM FÁRMACOS
O crescente desenvolvimento industrial e populacional têm exposto o meio
ambiente a diversas substâncias nocivas, tais como, pesticidas, metais pesados, corantes,
derivados do petróleo e fármacos (FLORES; RIBEIRO et al., 2004).
O descaso ou despreparo na questão do manejo de resíduos farmacêuticos em
muitos lugares do mundo leva a graves danos da natureza, os quais podem ter
repercussões negativas à saúde humana e ambiental (GIL; MATHIAS, 2005). A
detecção desses resíduos em águas de superfície (SONG; COOPER et al., 2008), lençóis
freáticos (CARRARA; PTACEK et al., 2008), estações de tratamento de efluentes
(RADJENOVIĆ; PETROVIĆ et al., 2007) e águas de abastecimento (WILLIAMS;
SAISON et al., 2006) tem se tornado constante.
No Brasil, análises em amostras de efluentes de rios do Estado do Rio de
Janeiro, detectaram 9 de 13 compostos farmacêuticos investigados, dentre eles
reguladores de peso, anti-inflamatórios, analgésicos e outros fármacos de uso humano e
veterinário, em concentrações de ng L1 (STUMPF; TERNES et al., 1999).
Tal fato tem motivado vários países para o desenvolvimento de planos de
gerenciamento seguros e sustentáveis dos diferentes resíduos gerados pela população,
indústrias e diversas instituições. Muitos métodos são utilizados para tratamento desses
resíduos, mas a maioria não é eficiente para eliminar completamente a concentração de
fármacos presentes na água. Porém, a adsorção tem se destacado como processo
empregado no tratamento de resíduos hospitalares, domiciliares e de indústrias
farmacêuticas, sendo um processo eficiente e econômico, com baixo consumo de
14
energia. Na literatura destacam-se muitos estudos de adsorção, utilizando polímeros,
para o tratamento de água contaminada por diversos fármacos. Han et al.(HAN; QIU et
al., 2012) demonstraram a utilização de poliamidas alifáticas (PAs) como adsorventes
eficazes para a remoção de etinilestradiol, um hormônio estrogênio bastante
contaminante, presentes em água. Dai et al.(DAI; ZHANG et al., 2012) confirmaram a
capacidade adsortiva de um polímero impresso molecularmente (MIP), sintetizado por
polimerização de precipitação, para a remoção seletiva de cinco fármacos, ibuprofeno,
naproxeno, cetoprofeno, diclofenaco e ácido clofíbrico, a partir de água contaminada.
Xu et al.(XU; PAN et al., 2012) desenvolveram um novo polímero termossensível
magnético impresso molecularmente como um adsorvente potencialmente eficaz para
remover seletivamente sulfametazina existente em ambientes aquáticos.
Para otimizar o custo e o desempenho da tecnologia de adsorção, tem que se
levar em consideração, além do custo dos adsorventes a serem utilizados, a eficiência do
processo de adsorção (RUDZINSKI; PLAZINSKI, 2007), tornando assim, essencial a
caracterização do processo de adsorção de fármacos a partir de estudos de equilíbrio
(isotermas de adsorção) e de estudos cinéticos.
2.1.3 Estudos de equilíbrio
Os estudos de equilíbrio fornecem informações fundamentais para determinar a
quantidade máxima de fármaco adsorvido por massa de adsorvente como também a
afinidade do fármaco pelo adsorvente (HO; MCKAY, 2000).
Quando uma substância dissolvida na fase líquida (adsorvato, no caso o
fármaco) é atraída e se acumula na superfície de um sólido (adsorvente), a concentração
do agente farmacologicamente ativo que permanece em solução se encontra em
equilíbrio dinâmico com as espécies de adsorvatos que estão acumuladas na interface.
Esta razão da distribuição de soluto em solução e na superfície é uma medida do
equilíbrio de adsorção (KIM, 2004). A relação de equilíbrio entre a quantidade de
espécies adsorvidas por unidade de massa do adsorvente e a concentração do adsorvato
que permanece em solução, a uma temperatura fixa, é conhecida como isoterma de
adsorção (LIMOUSIN; GAUDET et al., 2007). O termo “isoterma” foi especificamente
escolhido devido a influência da temperatura na reação de adsorção, portanto, a
temperatura deve ser mantida constante e especificada (DĄBROWSKI, 2001).
15
As equações de isotermas para adsorção em interface sólido-líquido,
particularmente, as que se referem a soluções diluídas, são derivadas das equações
propostas para gases simples e suas misturas em superfícies sólidas (DĄBROWSKI,
2001). No caso, os termos de pressão das expressões originais são substituídos por
termos de concentração.
A interpretação correta de isotermas de adsorção experimentais pode ser
realizada a partir do emprego de equações matemáticas, as quais são baseadas em
modelos físicos de sistemas de adsorção. Os modelos assumidos usualmente resultam
da observação experimental. Os resultados experimentais permitem a formulação de
uma hipótese. Se a hipótese não é reprovada por repetidas experiências, desenvolve-se
uma teoria, que pode resultar em uma equação de adsorção. A teoria é testada a fim de
se explicar o comportamento do sistema de adsorção investigado. A ciência da adsorção
é desenvolvida por um processo que interliga teoria e experimento. Até 1914, não havia
uma teoria capaz de interpretar isotermas de adsorção (DĄBROWSKI, 2001).
A equação de Freundlich foi usada, a princípio, sem ser justificada teoricamente.
De acordo com Mc Bain, a equação empírica citada foi proposta por van Bemmelen em
1888 e Boedecker em 1895. No entanto, a isoterma recebeu o nome de Freundlich, uma
vez que este autor foi quem contribuiu de forma significativa com a popularização do
uso desta equação. Esta equação assume que o adsorvente apresenta sítios com
diferentes potenciais de adsorção (DĄBROWSKI, 2001). A equação de Freundlich
pode ser escrita como:
qE  K F CE1 nF ,
(2.1)
onde K F e nF são constantes de Freundlich que indicam a capacidade de adsorção e a
intensidade de adsorção, respectivamente. O valor de nF , fator de heterogeneidade,
indica se a adsorção é favorável. Um valor de nF maior que 1 representa uma condição
propícia para a reação de adsorção (LIANG; FENG et al., 2005; NGAH;
FATINATHAN, 2006).
Entre 1914 e 1918, foram propostas duas descrições independentes do fenômeno
de adsorção, associadas aos nomes de Langmuir, Eucken e Polanyi. A equação de
Langmuir, inicialmente derivada de estudos cinéticos, assume que a superfície do
adsorvente apresenta um número de sítios de adsorção energeticamente equivalentes e
16
definidos e, em cada um destes sítios pode ser adsorvida uma molécula de gás ideal. As
interações entre as moléculas de adsorvente e adsorvato podem ser tanto de natureza
química como física, no entanto, devem ser fortes o suficiente para mantê-las unidas
(DĄBROWSKI, 2001).
Diferentemente das constantes de Freundlich, as constantes de Langmuir têm um
significado físico definido. A equação de Langmuir descreve relativamente bem a
adsorção física (ou química) em superfícies sólidas com um tipo de sítio ativo de
adsorção. Assim, a adsorção localizada foi distinguida da não-localizada. Nestas, as
moléculas do adsorvato podem se movimentar ao longo da superfície do adsorvente. O
modelo de Langmuir corresponde a uma monocamada localizada ideal (DĄBROWSKI,
2001) e a equação pode ser escrita como:
qE 
K L aL C E
,
1  K L CE
(2.2)
onde qE é a quantidade em massa de adsorvato por massa de adsorvente, CE é a
concentração de adsorvato em equilíbrio na fase contínua, aL é o valor máximo de qE
para um dado par adsorvente-adsorvato, ou seja, quando a monocamada está completa,
e K L é a constante de Langmuir relacionada a afinidade dos sítios em termos de
interações físico-químicas.
Langmuir introduziu um conceito claro de adsorção monomolecular em
superfícies energeticamente homogêneas, o qual foi confirmado quando Langmuir teve
problemas ao tentar aplicar sua teoria em sistemas sólidos heterogêneos e em adsorção
com um caráter de multicamadas (DĄBROWSKI, 2001).
A equação da isoterma de adsorção em multicamadas teve a contribuição de
Brunauer e Emmett em 1938, os quais também, pela primeira vez, determinaram a
quantidade de adsorção em uma monocamada. A teoria desenvolvida por Brunauer,
Emmett e Teller (BET) estabeleceu um modelo definido para a adsorção com um
número finito de camadas, no qual cada uma delas segue a equação de Langmuir. A
equação de BET considera que a energia requerida para adsorver a primeira camada de
partículas é suficiente para manter as demais (DĄBROWSKI, 2001).
Mesmo com restrições, a equação BET foi o primórdio de uma teoria universal
para a adsorção física. Ambas as teorias (Langmuir e BET) assumem a existência de
17
uma superfície geométrica interfacial na qual se formam mono ou multicamadas
(DĄBROWSKI, 2001).
Atualmente, o método BET com nitrogênio à baixa temperatura é utilizado para
a determinação da superfície especifica de pós-finos e materiais porosos. Esta
determinação é muito importante na área da farmácia, uma vez que a velocidade de
dissolução de partículas de fármacos depende, em parte, desse dado (SINKO, 2008).
Outra importante contribuição feita por Brunauer et al. foi definir os cinco tipos
principais de isotermas de adsorção (DĄBROWSKI, 2001). Neste estudo só serão
destacados os três primeiros tipos de isotermas, apresentados na Figura 2.2, pois as
isotermas do tipo IV e V não são aplicadas para o material de interesse deste trabalho –
polímeros.
Figura 2.2 – Alguns tipos de isotermas de adsorção de acordo com Brunauer.
Fonte: (HOPPER, 2007).
 As isotermas do tipo I [Figura 2.2 (I)] exibem um rápido aumento na adsorção
até um valor limite, em que ocorre a formação de um platô, sugerindo uma
saturação progressiva de sítios específicos de adsorção presentes no polímero.
São chamadas de isotermas do tipo Langmuir e deve-se à adsorção restrita a uma
monocamada (CHIOU, 2002). Este tipo de isoterma pode ser exemplificado pela
adsorção de alguns corantes por polímeros iônicos ou polímeros contendo
grupos polares (HOPPER, 2007).
 As isotermas do tipo III [Figura 2.2 (III)] caracterizam-se por uma
predominância na formação de interações adsorvato-adsorvato, com o aumento
da pressão ou concentração, do que interações adsorvato-polímero. Este tipo de
isoterma ocorre quando a adsorção na primeira camada é fraca e as primeiras
moléculas de adsorvato tendem a se soltar da estrutura polimérica. À medida que
18
aumenta a concentração de adsorvato, este preferencialmente interage com o
adsorvato ligado ao polímero, formando agregados e caracterizando a formação
de multicamadas. Isto implica em um efeito plastificante interno no polímero e
esse tipo de isoterma é observado quando o adsorvato atua como um agente de
intumescimento polimérico (HOPPER, 2007).
 As isotermas do tipo II [Figura 2.2 (II)] são essencialmente uma combinação das
isotermas do tipo I, a baixa pressão ou concentração, e do tipo III, a elevada
pressão ou concentração. Apresentam uma forma sigmóide e representam
adsorção física em monocamada seguida da formação de multicamada. O
primeiro ponto de inflexão representa a formação da monocamada e a
continuidade da adsorção com o aumento da pressão indica a subseqüente
formação de multicamadas (AULTON, 2005; SINKO, 2008).
Dentre as equações de isotermas mais utilizadas, ainda têm-se aquelas
denominadas de equações híbridas, destacando-se a equação de Redlich-Peterson e
Freundlich- Langmuir.
A equação da isoterma de Redlich-Peterson (REDLICH; PETERSON, 1959;
HASAN; AHMAD et al., 2008) incorpora três parâmetros das equações de Langmuir e
Freundlich, resultando em um mecanismo híbrido de adsorção representado pela
função:
qE 
K RPCE
.
1  aRPCE
(2.3)
Em concentrações baixas, esta equação segue o modelo de Langmuir. Quando CE  0 ,
pode-se obter as Equações (2.2) e (2.3), de Langmuir e Redlich-Peterson,
respectivamente:
K L aL C E
 K L aL C E ,
1  aL C E
(2.4)
K RPCE
 K RPCE ,
CE  0 1  a C 
RP E
(2.5)
lim
CE  0
lim
19
sendo que K RP seria equivalente a K L aL da isoterma de Langmuir. Em altas
concentrações (ou, mais exatamente, quando CE   ), como demonstrado na Equação
(2.6) abaixo, o seu comportamento será também uma função do parâmetro 
lim
CE 
K RP CE
K RPCE
K
 lim
 RP CE1

 1
C

E
1  aRPCE
 aRPCE
 aRP
0 (  1)

K
  RP (  1).
 aRP
 (  1)
Se   1 , a Equação (2.7) seria equivalente a isoterma de Langmuir, com K L 
(2.6)
K RP
Se
 aRP
  1, para concentrações altas, a Equação (2.6) tenderia ao comportamento
relacionado à isoterma de Freundlich [Equação (2.1)]: o fator de heterogeneidade
equivalente seria nF 
1
1
e KF 
K RP
 aRP
Se   1 , a adsorção atingiria o máximo e
diminuiria a zero quando a concentração aumentasse (isto implicaria em uma
dessorção).
Uma outra equação empírica modificada é a de Freundlich-Langmuir (também
chamada de Sips):
qE 
K FL aFLCE1 nFL
.
1  aFLCE1 nFL
(2.7)
Ao contrário das equações de Redlich-Peterson, em baixas concentrações, o
comportamento desta isoterma seguirá a equação de Freundlich:
K FL aFLCE1 nFL
lim
 K FL aFLCE1 nFL ,
CE 0 1  a C 1 nFL
FL E
(2.8)
de forma que o parâmetro nFL é análogo ao fator de heterogeneidade de Freundlich, nF ,
o parâmetro equivalente a K F é K FL aFL . Em altas concentrações, o comportamento
seria o mesmo observado pela equação de Langmuir, resultando no valor de saturação
de qE :
20
1 nFL
K FL aFLCE
CE  1  a C 1 nFL
FL E
lim
1
1
K FL aFLCE (1 nFL )
n
 lim FL
 K FL .
CE 
1
(1 nFL )1
aFLCE
nFL
(2.9)
K FL seria, então, equivalente a K L da Equação (2.2).
2.1.4 Estudos cinéticos
Embora os estudos de equilíbrio sejam importantes na determinação da eficácia
do processo de adsorção, é necessário relacionar o efeito do tempo nas interações entre
adsorvente e adsorvato através de estudos de cinética de adsorção. Estes estudos têm por
objetivo a correlação matemática de dados experimentais, visando estabelecer hipóteses
sobre os fatores determinantes da velocidade de adsorção e elucidar os mecanismos de
adsorção envolvidos (CARONI, 2009).
A cinética de adsorção para substratos sólidos, que na maioria das vezes
apresenta uma estrutura porosa, pode ser determinada pelas seguintes etapas
(KHRAISHEH; AL-DEGS et al., 2002; RUDZINSKI; PLAZINSKI, 2007): (1) difusão
de moléculas da fase contínua para região da interface (difusão externa); (2) difusão das
moléculas através do filme que envolve as partículas de adsorvente para a superfície
dessas (difusão superficial); (3) difusão das moléculas para o interior dos poros (difusão
interna); e, (4) reação de adsorção do adsorvato no sítio ativo do adsorvente
(adsorção/dessorção em processos elementares). Portanto, a reação de adsorção não
ocorre em uma etapa elementar, mas, sim, em uma combinação de várias etapas, sendo,
desta forma, uma reação complexa.
Dentre os modelos cinéticos mais comumente utilizados na literatura para
explicar o processo de adsorção na interface sólido-líquida em relação ao tempo sob
condições de equilíbrio não estabelecidas, destacam-se o modelo de pseudo-primeiraordem (modelo de Lagergren), o modelo pseudo-segunda-ordem (modelo de Ho) e o
modelo de difusão intraparticular (CRINI; BADOT, 2008).
A equação de pseudo-primeira-ordem foi desenvolvida por Lagergren em 1898 e
é expressa através de:
dq(t )
 k1[qE  q(t )],
dt
(2.10)
21
onde qE e q(t ) são as capacidades de adsorção em equilíbrio e em um tempo t ,
respectivamente, e k1 é a constante cinética de adsorção de pseudo-primeira-ordem.
Apesar de ser amplamente utilizado, o modelo de Lagergren não fornece uma
efetiva representação dos dados em períodos extensos de adsorção. Geralmente, é
aplicado no estágio inicial desse processo (AHMAD; SUMATHI et al., 2005; LIANG;
FENG et al., 2005). Este modelo é seguido, na maioria das vezes, quando a etapa
determinante da taxa de adsorção precede a difusão superficial (RUDZINSKI;
PLAZINSKI, 2008).
Outro modelo cinético, também baseado na capacidade de adsorção de um
sólido, daí o uso do termo “pseudo” (HO, 2005), é o modelo cinético de pseudosegunda-ordem desenvolvido por Ho em 1995 (HO; WASE et al., 1996; HO; MCKAY,
1998). A equação cinética é expressa como
dq(t )
 k2 [qE  q(t )]2 ,
dt
(2.11)
onde k 2 é a constante cinética de pseudo-segunda-ordem de adsorção.
O modelo de Ho prediz o comportamento cinético em toda a extensão do
processo de adsorção e considera a reação do adsorvato no sítio ativo do adsorvente
através da quimissorção como sendo a etapa determinante da taxa de adsorção (HO;
MCKAY, 2000; AHMAD; SUMATHI et al., 2005; LIANG; FENG et al., 2005).
Como as superfícies sólidas são raramente homogêneas, além das reações
químicas entre o adsorvente e o adsorvato, os efeitos do fenômeno de transporte na
porção interna do adsorvato devem ser considerados (HO; MCKAY, 1999; HO;
MCKAY, 1999). Adicionalmente, no caso de uma fisissorção, geralmente considerada
uma reação instantânea, a cinética de adsorção é controlada pela difusão superficial e/ou
pela difusão interna (CARONI, 2009).
Um modelo cinético que apresenta a difusão interna como etapa determinante da
taxa de sorção é o modelo de difusão intraparticular, que é derivado segundo a lei de
Fick
C  C0  kDt m ,
onde k D e m são constantes.
(2.12)
22
Na literatura é possível encontrar muitos trabalhos que abordam estudos de
processos de adsorção, mas poucos disponibilizam o mecanismo de adsorção de
fármacos, principalmente se referindo a sistemas poliméricos. Bridelli et al.
(BRIDELLI; CIATI et al., 2006) apresentaram a primeira tentativa de estudar a
interação de alguns fármacos com melaninas, pigmentos naturais de coloração castanha
presentes em muitas regiões diferentes do corpo humano e animal, responsáveis por
alguns efeitos adversos observados in vivo, como toxicidade ocular e ototoxicidade.
Modelos cinéticos de adsorção foram testados no caso do fármaco gentamicina. Otero et
al. (OTERO; GRANDE et al., 2004) realizaram um estudo para analisar o
comportamento de adsorção de adsorventes poliméricos na remoção de ácido salicílico,
um fármaco responsável por muitos casos de intoxicação. Vasiliu et al. (VASILIU;
BUNIA et al., 2011) investigaram a adsorção de cefotaxima, um antimicrobiano, em um
complexo polieletrolítico composto de uma resina acrílica de troca iônica e dois
polissacarídeos (goma xantana e gelana). Sendo os melhores resultados alcançados com
o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem.
Quando modelos cinéticos bem estabelecidos na literatura não são capazes de
explicar dados experimentais, pesquisadores formulam outros modelos a partir dos já
existentes, tais como o modelo de pseudo-n-ordem desenvolvido por Morais et al.
(MORAIS; FERNANDES et al., 2007) em seu estudo de adsorção de um corante
aniônico, alaranjado de metila, em partículas de quitosana reticulada com glutaraldeído
(MORAIS, 2007). Dando continuidade a este trabalho, Morais et al.(MORAIS; DE
ALMEIDA et al., 2008) novamente empregaram este modelo com sucesso no estudo de
adsorção desse mesmo corante em esferas de quitosana.
Caroni et al. (CARONI; LIMA et al., 2009) propuseram um mecanismo para
adsorção de cloridrato de tetraciclina em partículas de quitosana, podendo ser descrito
primeiro pela desprotonação do fármaco seguido pela simultânea protonação da
quitosana e adsorção de tetraciclina na superfície da quitosana. A cinética de tetraciclina
em quitosana foi descrita com sucesso pelos modelos cinéticos de pseudo-n-ordem
desenvolvido por Morais et al. (MORAIS; FERNANDES et al., 2007) e difusão
intraparticular. Foi mostrado também que o procedimento de linearização t/q versus t,
usualmente empregado para determinar se a cinética de adsorção é de pseudo-2-ordem,
não implica em um mecanismo de adsorção característico deste modelo cinético.
23
2.2 QUITOSANA
A história da quitosana remonta ao século XIX, quando Rouget isolou este
biopolímero, em 1859, pelo aquecimento da quitina em solução concentrada de
hidróxido de potássio, resultando na sua desacetilação (MUZZARELLI, 1986; DASH;
CHIELLINI et al., 2011). Devido às suas promissoras propriedades, além da sua
abundância e baixo custo, a quitosana tem ganhado cada vez mais destaque nas últimas
décadas e está sendo amplamente utilizada em diversas áreas, tais como farmacêutica,
biomédica, alimentícia e de tratamento de água e efluentes industriais (SKAJÅK-BRǼK;
ANTHONSEN et al., 1988; CHANDY; SHARMA, 1990; PAUL; SHARMA, 2000;
KUMAR; MUZZARELLI et al., 2004; MUZZARELLI; MUZZARELLI et al., 2005).
A Figura 2.3 representa a estrutura química da quitosana, que é um copolímero
linear constituído por unidades 2-amino-2-desoxi-D-glicopiranose e 2-acetamido-2desoxi-D-glicopiranose, também chamadas, respectivamente, de D-glicosamina e Nacetil-glicosamina, de composição variável, ligadas através de ligações glicosídicas β
(1→4) e distribuídas em bloco ou aleatoriamente ao longo da cadeia polimérica
(ROBERTS, 1992; KAŞ, 1997; LUBBEN; VERHOEF et al., 2001; KHOR; LIM,
2003). A quitosana é um polissacarídeo que pode estar naturalmente presente na parede
celular de alguns fungos, como aqueles pertencentes aos gêneros Mucor e Zygomicetes,
mas é obtida principalmente da quitina através de uma reação química de Ndesacetilação alcalina deste polímero (SKAJÅK-BRǼK; ANTHONSEN et al., 1988;
SCHATZ; VITON et al., 2003; SYNOWIECKI; AL-KHATEEB, 2003; POLNOK;
BORCHARD et al., 2004).
24
Figura 2.3 – Estrutura química da quitosana. nD é o número de mols de unidades 2-amino-2-desoxiD- glicopiranose e nA é o número de mols de unidades 2-acetamido-2-desoxi-Dglicopiranose.
Fonte: (CARONI; LIMA et al., 2009)
O termo “quitina” é derivado da palavra grega khitón, que significa carapaça ou
caixa de revestimento, uma vez que sua função na natureza é de revestimento e proteção
de invertebrados. A quitina é um polissacarídeo extremamente abundante na natureza,
sendo encontrada no exoesqueleto de diversos invertebrados, tais como crustáceos,
insetos e moluscos, e na parede celular de algumas algas, fungos e leveduras (SKAJÅKBRǼK; ANTHONSEN et al., 1988; HEJAZI; AMIJI, 2003; SYNOWIECKI; AL-
KHATEEB, 2003), mas se faz presente principalmente em exoesqueletos de camarão,
lagosta e caranguejo, produtos advindos da indústria pesqueira. Apesar da semelhança
na estrutura química, quitina e quitosana diferem na quantidade de unidades N-acetilglicosamina (maior que 60 %), ou seja, apresentam diferentes grau de desacetilação. O
que torna a quitina um polímero com uma rígida estrutura cristalina, devido à presença
de ligações de hidrogênio intra e intermoleculares (SUH; MATTHEW, 2000; ŞENEL;
MCCLURE, 2004). Por causa dessa alta cristalinidade, a quitina apresenta uma limitada
solubilidade em solventes usuais e uma baixa reatividade química (DODANE;
VILIVALAM, 1998; KHOR; LIM, 2003), o que restringe suas aplicações, dificultando
até, possíveis modificações químicas da sua molécula.
As condições do processo reacional de N-desacetilação da quitina, tais como,
concentração do agente alcalino (por exemplo, hidróxido de sódio), temperatura e
tempo de reação, determinam a massa molar média e o grau de desacetilação médio da
quitosana obtida (MUZZARELLI, 1986; SKAJÅK-BRǼK; ANTHONSEN et al., 1988;
SABNIS; BLOCK, 2000).
25
Comercialmente, o termo “quitosana” abrange uma série de polímeros, os quais
se diferenciam através de sua massa molar média (50 kDa – 2000 kDa) e grau médio de
desacetilação (40 % – 98 %) (ILLUM, 1998; TAN; KHOR et al., 1998).
A determinação adequada da massa molar média (MM) e do grau médio de
desacetilação (GD) da quitosana é muito importante, pois estas características podem
influenciar nas propriedades físico-químicas e biológicas da quitosana (GUPTA;
JABRAIL, 2006; WANG; CHEN et al., 2006; DASH; CHIELLINI et al., 2011) (Tabela
2.1).
Tabela 2.1 – Relação entre parâmetros estruturais e propriedades
a
Propriedades
Características estruturais
Solubilidade
↑GD
Biodegradabilidade
↓GD, ↓MM
Biocompatibilidade
↑GD
Mucoadesão
↑GD, ↑MM
↑ - Diretamente proporcional a propriedade; ↓ - Inversamente proporcional a propriedade.
Fonte: Adaptada de (DASH; CHIELLINI et al., 2011).
A massa molar média pode ser determinada, experimentalmente, através de
espectrofotometria de espalhamento de luz, cromatografia de permeação em gel e
viscometria (KASAAI; ARUL et al., 2000; PRASHANTH; KITTUR et al., 2002).
Enquanto que, a determinação do grau médio de desacetilação é feita através de
espectroscopias de absorção nas regiões do ultravioleta (TAN; KHOR et al., 1998; LIU;
WEI et al., 2006) e infravermelho (BRUGNEROTTO; LIZARDI et al., 2001; ZHANG;
XUE et al., 2005; GUPTA; JABRAIL, 2006), espectroscopia de ressonância magnética
de prótons (RMN 1H) (ZHANG; XUE et al., 2005), análise elementar (LIU; WEI et al.,
2006), difratometria de raios-X (ZHANG; XUE et al., 2005), calorimetria diferencial de
varredura (DSC) (GUINESI; CAVALHEIRO, 2006), métodos titrimétricos (JIANG;
CHEN et al., 2003; GUPTA; JABRAIL, 2006; WANG; CHEN et al., 2006; SANTOS;
CARONI et al., 2009), entre outros.
A presença dos grupamentos funcionais amino e hidroxilas da quitosana
governam características como solubilidade e reatividade desse polímero. A quitosana é
uma base fraca com valor de pKa do resíduo D-glicosamina em torno de 6,5, sendo,
portanto, insolúvel em meios neutro e alcalino (RINAUDO; PAVLOV et al., 1999;
26
LIU; YAO, 2002). Em meio neutro e alcalino seus grupamentos reativos hidroxilas e
amino podem formar fortes ligações de hidrogênio intra e intermoleculares levando à
cristalização e, com isso, à precipitação desse polímero. Em meio ácido, a estrutura
cristalina
é
destruída,
devido
à
protonação
dos
grupamentos
amino
e,
consequentemente, uma repulsão entre esses grupos tornando a macromolécula solúvel
(SUH; MATTHEW, 2000; HEJAZI; AMIJI, 2003; ŞENEL; MCCLURE, 2004). Sendo
assim, a conformação da cadeia polimérica dependerá diretamente do grau de
desacetilação médio. Quanto maior este, mais estendida e flexível estará a cadeia, por
causa da maior repulsão entre as cargas. Porém, quanto menor o grau de desacetilação
médio, menos estendida e flexível estará a cadeia, apresentando uma conformação
quase esférica, devido a menor densidade de cargas, sendo estabilizada por vastas
ligações de hidrogênio intra e intermoleculares.
Algumas aplicações farmacêuticas da quitosana são limitadas, por exemplo,
devido a problemas de hidrossolubilidade, uma vez que esta é insolúvel em água e meio
neutro, condição em que enzimas fisiológicas exercem sua atividade (KUBOTA;
TATSUMOTO et al., 2000). Contudo, muitos estudos, visando conferir solubilidade a
quitosana, estão sendo desenvolvidos. A solubilidade em meio neutro e alcalino pode
ser alcançada através de modificações químicas na estrutura da quitosana, essas
modificações são possíveis devido à grande quantidade de grupos amino reativos ao
longo de sua cadeia polimérica. Esses grupos proporcionam um mecanismo para ligação
de grupamentos laterais. A modificação química desses grupos gera inúmeros derivados
de quitosana, aumentando o leque de aplicações desse biopolímero. Muzzarelli et al.
(MUZZARELLI; TOSI et al., 2003) , de forma inovadora, conseguiram desenvolver um
sistema em que pode existir quitosana solúvel, mesmo em pH 10. Esta solubilidade é
alcançada devido à formação do íon carbamato após adição de bicarbonato de amônio
(NH4HCO3).
A quitosana é um polieletrólito com a capacidade de formar géis em meio ácido
e, devido a sua natureza hidrofílica, pode reter água na sua estrutura (SINHA; SINGLA
et al., 2004), gerando assim um hidrogel de quitosana. Hidrogéis são compostos de
redes tridimensionais de polímero que podem absorver grandes quantidades de água.
Consequentemente, eles são materiais macios, flexíveis, úmidos, com uma ampla gama
de potenciais aplicações biomédicas (DASH; CHIELLINI et al., 2011). Os hidrogéis de
quitosana podem ser preparados por vários métodos, porém, se na sua obtenção apenas
interações puramente físicas se fizerem presente, sua formação pode ser reversível.
27
Sendo assim, o número de aplicações desses hidrogéis de quitosana é limitado devido à
baixa resistência mecânica e sua tendência a dissolução. Uma maneira de contornar
essas limitações seria a preparação de hidrogéis a partir de reticulações químicas
(BERGER; REIST et al., 2004; BERGER; REIST et al., 2004).
A quitosana também tem uma excelente capacidade de formação de fibras e
filmes, possibilitando a utilização desse polímero para preparação de membranas
(DODANE; VILIVALAM, 1998; KUMAR, 1999). As membranas podem ser
preparadas através de evaporação do solvente, por processo de reticulação com
reagentes bifuncionais, por quelação com íons ou por complexação com polímeros e
proteínas (MARQUES, 2012). Filmes flexíveis e resistentes podem ser produzidos pela
simples evaporação do solvente de uma solução de quitosana sobre uma placa de vidro.
A presença de ligações de hidrogênio inter e intramoleculares justificam essas
propriedades de formação de filmes e fibras (TRINDADE NETO, 2008). Membranas de
quitosana podem ser aplicadas para remover íons, como ferro e manganês, de solução
aquosa (REIAD; SALAM et al., 2012).
Nas indústrias de cosméticos, a quitosana tem sido usada em produtos para
cuidados com a pele e cabelos (SKAJÅK-BRǼK; ANTHONSEN et al., 1988). Sua ação
pode ser explicada por suas características policatiônicas e formação de filme, logo
quando aplicada na pele ou nos cabelos, retém umidade, protege a pele de infecções e os
cabelos de danos mecânicos.
Dentre as inúmeras propriedades que destacam a quitosana como potencial
material para diversas aplicações está a atividade antimicrobiana. Alguns pesquisadores
explicam a atividade antimicrobiana da quitosana por seus grupos amínicos que, uma
vez em contato com os fluidos fisiológicos, provavelmente são protonados e se ligam a
grupos aniônicos desses microrganismos, resultando na aglutinação das células
microbianas e inibição do crescimento (SKAJÅK-BRǼK; ANTHONSEN et al., 1988;
KUMAR, 2000).
Devido ao aumento da demanda por alimentos sem conservantes ou aditivos
químicos associados a uma crescente conscientização ambiental, a indústria alimentícia
tem procurado desenvolver novos métodos para conservação e proteção dos produtos.
Um desses métodos é a utilização de filmes de revestimento de quitosana. Assis e Alves
(ASSIS; ALVES, 2003) propuseram um procedimento para a produção de filmes de
quitosana aplicados no revestimento de maçãs (sobre superfícies cortadas ou sobre
frutos com alta taxa de maturação pós-colheita) obtendo resultados satisfatórios, devido
28
ao caráter antifúngico da quitosana, ficando visualmente claro essa ação na comparação
das maçãs revestidas com as não revestidas. As faces não recobertas apresentaram
proliferação de fungos a partir do quinto dia com progressão significativa nos períodos
seguintes.
A quitosana tem se destacado também, na indústria alimentícia, como
suplemento nutricional, auxiliando a perda de peso e reduzindo a taxa de colesterol
sanguíneo. Como a quitosana no estômago torna-se um sal solúvel, tendo a capacidade
de interagir ionicamente com ácidos graxos e sais biliares, provavelmente ela interferirá
na emulsificação de gorduras, impedindo que estes derivados sejam absorvidos. O
resultado direto deste processo é o aumento na excreção de ácidos biliares e ácidos
graxos nas fezes. Desta sequência de eventos, resulta a oxidação compensatória de
colesterol a sais biliares em nível hepático, visando, desta maneira, manter a
concentração de ácidos biliares, conduzindo, então, ao decréscimo do nível de colesterol
sérico (AGULLÓ; RODRÍGUEZ et al., 2003; SILVA; SANTOS et al., 2006).
Por causa de propriedades como biocompatibilidade, biodegradabilidade e baixa
toxicidade, além de seus grupos reativos (amino e hidroxila) estabelecerem diferentes
tipos de interação deste polímero com diferentes tipos de fármacos, a quitosana tem
atraído um enorme interesse no campo biomédico e farmacêutico, como biomaterial e
como excipiente em formulações farmacêuticas e em sistemas de liberação de fármacos
(ILLUM, 1998).
Devido a sua biocompatibilidade, a quitosana não apresenta efeitos alérgicos e
irritantes em tecidos saudáveis ou infectados, permitindo seu uso em várias aplicações
médicas, tais como aplicação tópica ocular, implantes e injetáveis (SKAJÅK-BRǼK;
ANTHONSEN et al., 1988; PATASHNK; RABINOVICH et al., 1997; FELT; FURRER
et al., 1999). Adicionalmente, a quitosana pode ser facilmente metabolizada pelas
lisoenzimas e por certas enzimas secretadas por alguns microrganismos da microbiota
intestinal, como por exemplo, a β-glicosidase, originando metabólitos naturais, sendo,
assim, considerada biodegradável (HIRANO; TSUCHIDA et al., 1989; ZHANG;
ALSARRA et al., 2002).
A quitosana tem sido extensivamente utilizada na engenharia de tecidos ósseos,
uma vez que foi demonstrado que promove o crescimento celular e deposição de matriz
rica em mineral por osteoblastos em cultura de células (SEOL; LEE et al., 2004).
Características interessantes que tornam a quitosana adequada para este fim são a
biocompatibilidade, a natureza intrínseca antibacteriana e a capacidade de ser moldada
29
em várias geometrias e formas, tais como estruturas porosas, adequadas para
crescimento de células e osteocondução (MARTINO; SITTINGER et al., 2005).
A quitosana desempenha papel importante na hemóstase, tendo a capacidade de
acelerar a coagulação sanguínea. Esse fato se deve à capacidade da quitosana em
agregar tanto as plaquetas, como os eritrócitos pela interação entre as cargas positivas
dos grupos amínicos livres da quitosana com as cargas negativas de receptores das
hemácias. A ação da quitosana sobre as plaquetas produz mais um efeito benéfico, que é
a liberação de citocinas que atuam no processo de cicatrização (OKAMOTO; YANO et
al., 2003).
Como se comporta como um policátion, em certos pH fisiológicos, a quitosana
pode interagir eletrostaticamente com as cargas negativas de superfícies celulares,
caracterizando um mecanismo de bioadesividade (LEHR; BOUWSTRA et al., 1992).
Mais especificamente, quando a interação é restrita à camada mucosa, o termo
“mucoadesividade” é empregado (PONCHEL; IRACHE, 1998). Essa propriedade
mucoadesiva da quitosana tem sido atribuída principalmente à interação entre seus
grupos amino carregados positivamente com os grupos carregados negativamente do
ácido siálico, um dos constituintes da mucina, que é o principal componente do muco
(FIEBRIG; HARDING et al., 1994). A incorporação de moléculas mucoadesivas, como
a quitosana, em sistemas de liberação tem sido amplamente explorada com o intuito de
aumentar o tempo de permanência da preparação sobre as mucosas, evitando sua rápida
eliminação pelos mecanismos de depuração mucociliar (CARVALHO, 2009).
Outro fator que potencializa a aplicação bio/mucoadesiva, é a capacidade da
quitosana de abrir transitoriamente as junções oclusivas entre as células epiteliais. Um
número de sistemas coloidais de liberação, baseados na quitosana, tem sido apresentado
na literatura para entrega na mucosa de fármacos polares, peptídeos, proteínas, vacinas e
DNA (DASH; CHIELLINI et al., 2011). A quitosana, presente nesses sistemas,
promove a absorção, aumentando, assim, a biodisponibilidade dessas substâncias ativas.
A natureza catiônica da quitosana é responsável por mais essa característica, os
grupamentos amino protonados interagem com os sítios carregados negativamente nas
superfícies celulares, resultando em uma reorganização estrutural das proteínas
associadas às junções oclusivas (SCHIPPER; OLSSON et al., 1997; JUNGINGER;
VERHOEF, 1998; DAVIS, 1999; THANOU; VERHOEF et al., 2001).
30
A capacidade adsortiva da quitosana para agentes de coloração já foi capaz de
superar o carvão ativado em alguns estudos (CHATTERJEE; CHATTERJEE et al.,
2005), despertando o interesse de muitos pesquisadores. Dotto et al. (DOTTO; VIEIRA
et al., 2011) compararam quitosana, carvão ativado, terra ativada, quitina e terra
diatomácea como adsorventes para a remoção dos corantes azul brilhante, amarelo
crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções aquosas a diferentes pHs. Os resultados
mostraram que a quitosana em pH 3 foi o melhor adsorvente para todos os corantes,
removendo 50, 90 e 80 % dos corantes azul brilhante, amarelo crepúsculo e amarelo
tartrazina, respectivamente. Em estudos de equilíbrio, a isoterma de Langmuir
apresentou o melhor ajuste com os dados experimentais. O comportamento
termodinâmico também foi avaliado e valores negativos de ∆G, ∆H e ∆S mostraram que
a adsorção dos três corantes pela quitosana foi exotérmica, espontânea, favorável e que
a desordem do sistema diminuiu durante o processo de adsorção. Mahmoodi et al.
(MAHMOODI; SALEHI et al., 2011) conduziram estudos de equilíbrio e cinética para
a adsorção dos corantes AG25 (verde ácido 25) e DR23 (vermelho direto 23) em
sistemas simples e binários. Estudos cinéticos indicaram que a adsorção desses corantes
em quitosana seguiu o modelo de pseudo-segunda-ordem e os dados experimentais
obtidos a partir de ensaios de equilíbrio foram correlacionados razoavelmente bem pela
isoterma de Tempkin.
O tratamento clássico de efluentes contendo metais envolve processos físicoquímicos de precipitação, troca iônica e eletroquímica. Contudo, essas técnicas
tradicionais são inadequadas para a descontaminação de grandes volumes de efluentes
contendo metais em baixas concentrações, devido à baixa eficiência operacional e aos
elevados custos deste processo. Logo, para o tratamento de água e efluentes, o processo
de adsorção se destaca como uma das poucas alternativas promissoras que existem para
remoção de metais em solução, especialmente quando se usa adsorventes naturais
eficientes e de baixo custo como a quitosana. Muitos trabalhos na literatura confirmam
o potencial adsortivo da quitosana. Ghaee et al. (GHAEE; SHARIATY-NIASSAR et
al., 2012) investigaram a adsorção de níquel e de cobre em membrana macroporosa de
quitosana. Estudos de adsorção foram realizados, sendo a adsorção máxima para cobre e
níquel de 25,64 e 10,3 mg/g respectivamente. Os dados de adsorção desses metais se
adaptaram bem com o modelo cinético de pseudo-segunda-ordem. Wu et al. (WU; LI et
al., 2012) desenvolveram uma resina com quitosana reticulada e realizaram estudos de
adsorção com Cr(VI). Os dados de equilíbrio se ajustaram melhor com a isoterma de
31
Langmuir e os dados do experimento de cinética foram bem correlacionados com o
modelo de pseudo-segunda-ordem. Kang et al. (KANG; LIU et al., 2010) investigaram
a sorção de tetraciclina e cobre em quitosana. A presença de íons cobre aumenta
significativamente a absorção de tetraciclina em quitosana numa larga gama de pH,
provavelmente devido ao fato de que o cobre funciona como uma ponte entre a
tetraciclina e quitosana. Enquanto que a presença de tetraciclina diminui a adsorção de
cobre, o que pode ser atribuído à competição de tetraciclina com os íons de cobre para
os sítios de adsorção na superfície da quitosana. As isotermas de adsorção para ambos,
tetraciclina e cobre, são bem correlacionados com a equação de Langmuir.
Somando a todas as aplicações já citadas, a quitosana também tem se mostrado
um excelente coagulante, floculante e adsorvente no processo de clarificação de água e
efluentes industriais (GUIBAL; ROUSSY, 2007; RENAULT; SANCEY et al., 2009) e
como quelante de metais tóxicos (GUIBAL, 2004), tais como os pesados (cádmio,
cromo, mercúrio e chumbo) e os radioativos (plutônio e urânio) (SKAJÅK-BRǼK;
ANTHONSEN et al., 1988; VOLD; VÅRUM et al., 2003). Esse polissacarídeo também
tem sido empregado no processo de clarificação de vinhos e sucos de frutas (IMERI;
KNORR, 1988; CHATTERJEE; CHATTERJEE et al., 2004).
2.4 TETRACICLINA
Tetraciclinas (TCs) constituem uma família de antibióticos que estão sendo
usados extensivamente para controle de doenças por várias décadas, devido aos seus
grandes valores terapêuticos (SARMAH; MEYER et al., 2006; KÜMMERER, 2009;
KÜMMERER, 2009). Além do uso em humanos, tetraciclinas são utilizadas na terapia
animal para tratar infecções e promover o crescimento (CHOPRA; ROBERTS, 2001).
O cloridrato de tetraciclina é um desses antibióticos e muitas vezes é apenas chamado
de tetraciclina (PAROLO; SAVINI et al., 2007). As relações entre estrutura química e
atividade das tetraciclinas são estudadas desde a década de 60.
Em soluções aquosas três grupos diferentes da molécula de tetraciclina podem
sofrer reações de protonação e desprotonação, são eles: tricarbonilamida (C-1:C-2:C-3),
dicetona fenólica (C-10:C-11:C-12) e dimetilamina (C-4), conferindo assim uma
dependência do pH da solução na qual esse fármaco é dissolvido, dando origem à
formação de quatro espécies diferentes (Figura 2.4). A espécie completamente
protonada de tetraciclina, que existe num pH relativamente baixo, é uma espécie
32
monocatiônica que é denominada de TCH3+, essa espécie é formada quando o nitrogênio
do C-4 ganha um próton do meio ácido. Com o aumento do pH, a primeira
desprotonação envolve o próton do oxigênio ligado ao C-3 (pKa1 = 3,3), gerando uma
espécie com um grupo carregado negativamente e um grupo carregado positivamente,
denominado de TCH2±. A segunda desprotonação ocorre com o aumento do pH no
sistema dicetona envolvendo O11 e O12 (pKa2 = 7,68), gerando uma espécie com dois
grupos carregados negativamente e um grupo carregado positivamente, chamado de
TCH-. Finalmente, a terceira desprotonação envolve o próton no grupo dimetilamino
ligado a C-4 (pKa3 = 9,69), produzindo uma espécie com dois grupos carregados
negativamente (TC2-) (PAROLO; SAVINI et al., 2007).
Figura 2.4 – Estrutura química (a) e espécies dependentes do pH do meio (b) do fármaco antimicrobiano
cloridrato de tetraciclina.
Fonte: (GU; KARTHIKEYAN et al., 2007).
Tetraciclinas são fortes agentes quelantes e as suas propriedades antibacterianas
e farmacocinéticas são afetadas pela coordenação de íons metálicos presentes no meio
biológico (PEREIRA-MAIA; SILVA et al., 2010).
Estudos referentes aos compostos de coordenação contendo tetraciclinas como
ligantes têm demonstrado que estes compostos podem vir a ser úteis, tanto na clínica
médica quanto
na área tecnológica. Complexos
contendo tetraciclinas são
frequentemente luminescentes e podem ter aplicações em fototerapia e como sondas
espectroscópicas para diversas aplicações biológicas (ALY; STRASSER et al., 2002).
Quanto a utilidade clínica das tetraciclinas, estudos recentes têm apontado
possíveis novos usos, em especial para tetraciclina, doxiciclina e minociclina. Além das
propridades antimicrobianas, estes antibióticos apresentam atividades anti-inflamatórias,
imunossupressivas, inibição da lipase e colagenase, apoptose, angiogênese, entre outras
33
(SAPADIN; FLEISCHMAJER, 2006). Quanto ao sucesso de tetraciclinas no tratamento
de periodontites, não foi identificado seu mecanismo de ação (ELIOPOULOS;
ROBERTS, 2003).
Na literatura há trabalhos que abordam a obtenção de microesferas de quitosana
para liberação controlada de tetraciclina em nível gástrico, a fim de melhorar a terapia
de doenças relacionadas à mucosa estomacal, como por exemplo, infecções ocasionadas
pelo Helicobacter pylori. Maya et al. (MAYA; INDULEKHA et al., 2012)
desenvolveram nanopartículas de tetraciclina encapsuladas com O-carboximetil
quitosana para tratamento de infecções intracelulares de Staphylococcus aureus a fim de
aumentar a concentração do fármaco no sítio de infecção.
Como tetraciclina é um dos mais importantes antibióticos utilizados na
agricultura, foram detectadas altas concentrações desse antibiótico em solos superficiais
(KÜMMERER, 2001), assim como em recursos hídricos. Tem se destacado na literatura
muitos trabalhos que visam o tratamento de águas contaminadas por fármacos,
principalmente por antibióticos (XU; PAN et al., 2012).
2.5 CROMOGLICATO DE SÓDIO (DSCG)
Cromoglicato de sódio, cromoglicato dissódico, sal dissódico de cromoglicato
são sinônimos utilizados para o agente antialérgico cuja fórmula química é
C23H14Na2O11 (CANTRELL, 2005). Com massa molar de 512 g mol-1 o cromoglicato de
sódio é solúvel em água e praticamente insolúvel em álcool e clorofórmio (ALANI;
ROBINSON, 2008). Apresenta em sua estrutura dois grupos carboxilatos (pKa = 2,0) e
capacidade de formar ligações de hidrogênio (Figura 2.5).
O cromoglicato de sódio foi introduzido pela primeira vez na prática clínica para
a profilaxia da asma há quase 40 anos atrás, e provou ser um dos fármacos mais
eficientes para o tratamento desta doença (ASPURU; ZATÓN, 1998). É também
utilizado na profilaxia e tratamento dos sintomas da rinite e conjutivite vernal
(CANTRELL, 2005).
34
Figura 2.5 – Estrutura química do cromoglicato de sódio
Fonte: (SIMON; SEJWAL et al., 2006).
Esta molécula pode formar cristais líquidos quando solvatado em água. Simon et
al.(SIMON; SEJWAL et al., 2006) realizaram um estudo descrevendo um sistema de
emulsão água em água , que não incluía moléculas anfifílicas, mas moléculas com
grupos funcionais que são completamente solvatados em água. Esta emulsão água em
água era constituída de gotículas dispersas do cristal liquido de DSCG em uma solução
aquosa contendo específicas classes de polímeros solúveis em água. Algumas classes de
polímeros não resultaram em uma emulsão estável. Quanto aos policátions, quando o
DSCG foi misturado com polietilenoimina ocorreu a formação de um gel amarelo, e
quando a mistura ocorreu entre o DSCG e o cloridrato de polialilamina foi gerada uma
solução com precipitado. Assim, policátions parecem interromper a formação da
mesofase por moléculas de DSCG. O resultado foi atribuído à reação química de
formação de sal entre as duas cargas negativas do DSCG com as cargas positivas
presentes nos policátions. Esta reação entre o DSCG e os policátions supera as
interações moleculares entre as moléculas de DSCG que dão origem a mesofase.
Estudos de biodisponibilidade humana de cromoglicato de sódio mostraram que
ele é muito pouco absorvido a partir do trato gastrointestinal após administração oral,
sendo apenas 1 % da dose administrada efetivamente absorvida. Pela administração
intravenosa, o fármaco é rapidamente eliminado do plasma e tecidos, sendo acumulado
somente no fígado e rins e depois excretado, cerca de metade na urina e a metade na
bile. Sendo a administração tópica a mais efetiva, após a inalação 8 - 10 % penetra
profundamente no pulmão e é absorvido pelo sangue(ASPURU; ZATÓN, 1998).
Já faz algumas décadas que a cavidade nasal tem sido considerada como uma via
de administração de fármacos para terapias tópicas, como descongestionantes nasais. A
via nasal tem recebido especial atenção como rota promissora para liberação sistêmica
35
de fármacos (ILLUM, 2003) e apresenta uma série de vantagens. Seu epitélio com
numerosas microvilosidades e grande área de superfície facilita a absorção de fármacos.
A camada subepitelial altamente vascularizada e a membrana basal com endotélio
poroso podem facilitar a permeação do fármaco. Essas características podem fazer com
que o fármaco seja absorvido diretamente para circulação sistêmica, evitando
metabolismo pré-sistêmico, atingindo rapidamente níveis plasmáticos terapêuticos.
Todos esses fatores podem favorecer a redução da dose, a diminuição de efeitos
adversos e a adesão ao tratamento. Comparando-se com outras vias, a via nasal tem
representado um grande avanço na administração de fármacos como hormônio do
crescimento e insulina (UGWOKE; AGU et al., 2005).
Apesar de seu potencial, a via nasal possui mecanismos de depuração
mucociliar, que é um mecanismo natural de defesa do organismo contra a deposição de
impurezas na mucosa, mas que pode remover também a formulação. Com a utilização
de moléculas mucoadesivas é possível reter a formulação no local de ação e direcionar o
fármaco para um determinado local ou tecido (CARVALHO, 2009).
Um sistema de liberação mucoadesivo, associando o cromoglicato de sódio com
a quitosana, poderia promover um contato prolongado entre a formulação e os sítios de
absorção da cavidade nasal, retardando a depuração mucociliar.
36
REFERÊNCIAS
ADAMSON, A. W.; GAST, A. P. Physical chemistry of surfaces. New York: John
Wiley & Sons, 1997.
AGULLÓ, E.; RODRÍGUEZ, M. S.; RAMOS, V.; ALBERTENGO, L. Present and
Future Role of Chitin and Chitosan in Food. Macromolecular Bioscience, v. 3, n. 10,
p. 521-530, 2003. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1002/mabi.200300010> Acesso
em: 10 nov. 2012.
AHMAD, A. L.; SUMATHI, S.; HAMEED, B. H. Adsorption of residue oil from palm
oil mill effluent using powder and flake chitosan: Equilibrium and kinetic studies.
Water Research, v. 39, n. 12, p. 2483-2494, 2005. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135405001296> Acesso em: 9
nov. 2012.
ALANI, A.; ROBINSON, J. Mechanistic Understanding of Oral Drug Absorption
Enhancement of Cromolyn Sodium by an Amino Acid Derivative. Pharmaceutical
Research, v. 25, n. 1, p. 48-54, 2008. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1007/s11095-007-9438-6> Acesso em: 31 out. 2012.
ALOMÁ, I.; MARTÍN-LARA, M. A.; RODRÍGUEZ, I. L.; BLÁZQUEZ, G.;
CALERO, M. Removal of nickel (II) ions from aqueous solutions by biosorption on
sugarcane bagasse. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, v. 43, n.
2, p. 275-281, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876107011001453> Acesso em: 4
mar. 2013.
ALY, A. A. M.; STRASSER, A.; VOGLER, A. Synthesis and spectroscopic properties
of anhydrotetracyclineplatinum(II)dichloride. Inorganic Chemistry Communications,
v. 5, n. 6, p. 411-413, 2002. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387700302004276> Acesso em: 12
nov. 2012.
ANGELOVA, N.; HUNKELER, D. Rationalizing the design of polymeric biomaterials.
Trends in Biotechnology, v. 17, n. 10, p. 409-421, 1999. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0167779999013566> Acesso em: 7
nov. 2012.
ANSEL, H. C. E. A. Farmacotécnica: Formas Farmacêuticas & Sistemas de Liberação
de Fármacos. São Paulo: Editorial Premier, 2000.
ASPURU, E. O.; ZATÓN, A. M. L. Binding of disodium cromoglycate to human serum
albumin. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, v.
54, n. 7, p. 983-988, 1998. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1386142598000560> Acesso em: 31
out. 2012.
37
ASSIS, O. B. G.; ALVES, H. C. Metodologia mínima para a produção de filmes
comestíveis de quitosana e avaliação preliminar de seu uso como revestimento protetor
em maçãs cortadas. Revista Biotecnologia de Ciência e Desenvolvimento, v. 4, n. 30,
p. 33-38, 2003.
AULTON, M. E. Delineamento de Formas Farmacêuticas. Porto Alegre: Artmed,
2005.
BERGER, J.; REIST, M.; MAYER, J. M.; FELT, O.; GURNY, R. Structure and
interactions in chitosan hydrogels formed by complexation or aggregation for
biomedical applications. European Journal of Pharmaceutics and
Biopharmaceutics, v. 57, n. 1, p. 35-52, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0939641103001607> Acesso em: 11
nov. 2012.
BERGER, J.; REIST, M.; MAYER, J. M.; FELT, O.; PEPPAS, N. A.; GURNY, R.
Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels for
biomedical applications. European Journal of Pharmaceutics and
Biopharmaceutics, v. 57, n. 1, p. 19-34, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0939641103001619> Acesso em: 11
nov. 2012.
BRIDELLI, M. G.; CIATI, A.; CRIPPA, P. R. Binding of chemicals to melanins reexamined: Adsorption of some drugs to the surface of melanin particles. Biophysical
Chemistry, v. 119, n. 2, p. 137-145, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301462205001298> Acesso em: 9
nov. 2012.
BRUGNEROTTO, J.; LIZARDI, J.; GOYCOOLEA, F. M.; ARGÜELLES-MONAL,
W.; DESBRIÈRES, J.; RINAUDO, M. An infrared investigation in relation with chitin
and chitosan characterization. Polymer, v. 42, n. 8, p. 3569-3580, 2001. Disponível
em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386100007138> Acesso
em: 10 nov. 2012.
CANTRELL, F. L., Cromolyn.Encyclopedia of Toxicology (Second Edition). New
York: Elsevier, 2005.
CARONI, A. L. P. F. Estudos de adsorção de tetraciclina em partículas de
quitosana. 2009. 143 f. Tese (Doutorado em Química) - Programa de Pós-graduação
em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.
CARONI, A. L. P. F.; LIMA, C. R. M.; PEREIRA, M. R.; FONSECA, J. L. C. The
kinetics of adsorption of tetracycline on chitosan particles. Journal of Colloid and
Interface Science, v. 340, n. 2, p. 182-191, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979709010625> Acesso em: 7
nov. 2012.
CARRARA, C.; PTACEK, C. J.; ROBERTSON, W. D.; BLOWES, D. W.; MONCUR,
M. C.; SVERKO, E.; BACKUS, S. Fate of Pharmaceutical and Trace Organic
Compounds in Three Septic System Plumes, Ontario, Canada. Environmental Science
38
& Technology, v. 42, n. 8, p. 2805-2811, 2008. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1021/es070344q> Acesso em: 7 nov. 2012.
CARVALHO, F. C. Desenvolvimento e caracterização de sistemas
nanoestruturados para potencial administração nasal de Zidovudina. 2009. 176 f.
Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) - Programa de Pós-graduação em
Ciências Farmacêuticas, Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho", São
Paulo, 2009.
CHANDY, T.; SHARMA, C. P. Chitosan-as a Biomaterial. Artificial Cells, Blood
Substitutes and Biotechnology, v. 18, n. 1, p. 1-24, 1990. Disponível em:
<http://informahealthcare.com/doi/abs/10.3109/10731199009117286> Acesso em: 9
nov. 2012.
CHATTERJEE, S.; CHATTERJEE, S.; CHATTERJEE, B. P.; DAS, A. R.; GUHA, A.
K. Adsorption of a model anionic dye, eosin Y, from aqueous solution by chitosan
hydrobeads. Journal of Colloid and Interface Science, v. 288, n. 1, p. 30-35, 2005.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979705002006> Acesso em: 21
nov. 2012.
CHATTERJEE, S.; CHATTERJEE, S.; CHATTERJEE, B. P.; GUHA, A. K.
Clarification of fruit juice with chitosan. Process Biochemistry, v. 39, n. 12, p. 22292232, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032959203004485> Acesso em: 11
nov. 2012.
CHAVES, J. A. P. Adsorção de corantes têxteis sobre quitosana: Condições,
modelagem e otimização. 2009. 120 f. Tese (Doutorado em Química) - Programade
Pós-graduação em Química, Universidade Federal da Paraíba, Paraíba, 2009.
CHIOU, C. T. Partition and adsorption of organic contaminants in environmental
systems. Hoboken: John Wiley & Sons, 2002.
CHOPRA, I.; ROBERTS, M. Tetracycline Antibiotics: Mode of action, Applications,
Molecular Biology and Epidemiology of Bacterial Resistance. Microbiol. Mol. Biol.
Rev., v. 65, n. 2, p. 232-260, 2001. Disponível em:
<http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC99026/> Acesso em: 12 nov. 2012.
CRINI, G.; BADOT, P.-M. Application of chitosan, a natural aminopolysaccharide, for
dye removal from aqueous solutions by adsorption processes using batch studies: A
review of recent literature. Progress in Polymer Science, v. 33, n. 4, p. 399-447, 2008.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670007001293> Acesso em: 30
out. 2012.
DĄBROWSKI, A. Adsorption - from theory to practice. Advances in Colloid and
Interface Science, v. 93, n. 1-3, p. 135-224, 2001. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0001868600000828> Acesso em: 02
nov. 2012.
39
DAI, C.-M.; ZHANG, J.; ZHANG, Y.-L.; ZHOU, X.-F.; DUAN, Y.-P.; LIU, S.-G.
Selective removal of acidic pharmaceuticals from contaminated lake water using multitemplates molecularly imprinted polymer. Chemical Engineering Journal, v. 211-212,
n. 0, p. 302-309, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894712012818> Acesso em: 7
nov. 2012.
DASH, M.; CHIELLINI, F.; OTTENBRITE, R. M.; CHIELLINI, E. Chitosan - A
versatile semi-synthetic polymer in biomedical applications. Progress in Polymer
Science, v. 36, n. 8, p. 981-1014, 2011. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S007967001100027X> Acesso em:
30 out. 2012.
DAVIS, S. S. Delivery of peptide and non-peptide drugs through the respiratory tract.
Pharmaceutical Science &amp; Technology Today, v. 2, n. 11, p. 450-456, 1999.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1461534799001996> Acesso em: 11
nov. 2012.
DE LIMA, A. C. A.; NASCIMENTO, R. F.; DE SOUSA, F. F.; FILHO, J. M.;
OLIVEIRA, A. C. Modified coconut shell fibers: A green and economical sorbent for
the removal of anions from aqueous solutions. Chemical Engineering Journal, v. 185186, n. 0, p. 274-284, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589471200040X> Acesso em: 4
mar. 2013.
DODANE, V.; VILIVALAM, V. D. Pharmaceutical applications of chitosan.
Pharmaceutical Science &amp; Technology Today, v. 1, n. 6, p. 246-253, 1998.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1461534798000595> Acesso em: 9
nov. 2012.
DOTTO, G. L.; VIEIRA, M. L. G.; GONÇALVES, J. O.; PINTO, L. A. D. A. Remoção
dos corantes azul brilhante, amarelo crepúsculo e amarelo tartrazina de soluções
aquosas utilizando carvão ativado, terra ativada, terra diatomácea, quitina e quitosana:
estudos de equilíbrio e termodinâmica. Química Nova, v. 34, n. 7, p. 1193-1199, 2011.
Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010040422011000700017&nrm=iso> Acesso em: 30 out. 2012.
ELIOPOULOS, G. M.; ROBERTS, M. C. Tetracycline Therapy: Update. Clinical
Infectious Diseases, v. 36, n. 4, p. 462-467, 2003. Disponível em:
<http://cid.oxfordjournals.org/content/36/4/462.abstract> Acesso em: 12 nov. 2012.
FELT, O.; FURRER, P.; MAYER, J. M.; PLAZONNET, B.; BURI, P.; GURNY, R.
Topical use of chitosan in ophthalmology: tolerance assessment and evaluation of
precorneal retention. International Journal of Pharmaceutics, v. 180, n. 2, p. 185193, 1999. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517399000034> Acesso em: 11
nov. 2012.
40
FIEBRIG, I.; HARDING, S.; DAVIS, S.; LECHNER, M., Sedimentation analysis of
potential interactions between mucins and a putative bioadhesive polymer.Progress in
Colloid and Polymer Science. Springer Berlin - Heidelberg, 1994. v.94.
FLORENCE, A. T.; ATTWOOD, D. Princípios Físico-Químicos em Farmácia. São
Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2003.
FLORES, A. V.; RIBEIRO, J. N.; NEVES, A. A.; QUEIROZ, E. L. R. D.
Organoclorados: um problema de saúde pública. Ambiente & Sociedade, v. 7, n., p.
111-124, 2004. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1414753X2004000200007&nrm=iso> Acesso em: 7 nov. 2012.
FOURNIER, E.; PASSIRANI, C.; MONTERO-MENEI, C. N.; BENOIT, J. P.
Biocompatibility of implantable synthetic polymeric drug carriers: focus on brain
biocompatibility. Biomaterials, v. 24, n. 19, p. 3311-3331, 2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961203001613> Acesso em: 7
nov. 2012.
GHAEE, A.; SHARIATY-NIASSAR, M.; BARZIN, J.; ZARGHAN, A. Adsorption of
copper and nickel ions on macroporous chitosan membrane: Equilibrium study.
Applied Surface Science, v. 258, n. 19, p. 7732-7743, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433212007854> Acesso em: 30
out. 2012.
GIL, E. S.; MATHIAS, R. O. Classificação e Riscos Associados aos Resíduos Químico
- Farmacêuticos Revista Eletrônica de Farmácia, v. 2, n. 2, p., 2005. Disponível em:
<http://www.revistas.ufg.br/index.php/REF/article/view/1953/1886> Acesso em: 7 nov.
2012.
GU, C.; KARTHIKEYAN, K. G.; SIBLEY, S. D.; PEDERSEN, J. A. Complexation of
the antibiotic tetracycline with humic acid. Chemosphere, v. 66, n. 8, p. 1494-1501,
2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653506011568> Acesso em: 12
nov. 2012.
GUIBAL, E. Interactions of metal ions with chitosan-based sorbents: a review.
Separation and Purification Technology, v. 38, n. 1, p. 43-74, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586603002648> Acesso em: 8
nov. 2012.
GUIBAL, E.; ROUSSY, J. Coagulation and flocculation of dye-containing solutions
using a biopolymer (Chitosan). Reactive and Functional Polymers, v. 67, n. 1, p. 3342, 2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1381514806001659> Acesso em: 11
nov. 2012.
GUINESI, L. S.; CAVALHEIRO, É. T. G. The use of DSC curves to determine the
acetylation degree of chitin/chitosan samples. Thermochimica Acta, v. 444, n. 2, p.
41
128-133, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040603106001638> Acesso em: 10
nov. 2012.
GUPTA, K. C.; JABRAIL, F. H. Effects of degree of deacetylation and cross-linking on
physical characteristics, swelling and release behavior of chitosan microspheres.
Carbohydrate Polymers, v. 66, n. 1, p. 43-54, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861706000981> Acesso em: 10
nov. 2012.
HAN, J.; QIU, W.; MENG, S.; GAO, W. Removal of ethinylestradiol (EE2) from water
via adsorption on aliphatic polyamides. Water Research, v. 46, n. 17, p. 5715-5724,
2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S004313541200557X> Acesso em: 7
nov. 2012.
HASAN, M.; AHMAD, A. L.; HAMEED, B. H. Adsorption of reactive dye onto crosslinked chitosan/oil palm ash composite beads. Chemical Engineering Journal, v. 136,
n. 2-3, p. 164-172, 2008. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894707001878> Acesso em: 8
nov. 2012.
HEJAZI, R.; AMIJI, M. Chitosan-based gastrointestinal delivery systems. Journal of
Controlled Release, v. 89, n. 2, p. 151-165, 2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365903001263> Acesso em: 30
out. 2012.
HIRANO, S.; TSUCHIDA, H.; NAGAO, N. N-acetylation in chitosan and the rate of its
enzymic hydrolysis. Biomaterials, v. 10, n. 8, p. 574-576, 1989. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0142961289900665> Acesso em: 11
nov. 2012.
HO, Y.-S. Comments on "Chitosan functionalized with 2[-bis-(pyridylmethyl)
aminomethyl]4-methyl-6-formyl-phenol: equilibrium and kinetics of copper (II)
adsorption". Polymer, v. 46, n. 5, p. 1451-1452, 2005. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386104012650> Acesso em: 9
nov. 2012.
HO, Y. S.; MCKAY, G. Sorption of dye from aqueous solution by peat. Chemical
Engineering Journal, v. 70, n. 2, p. 115-124, 1998. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0923046798000761> Acesso em: 9
nov. 2012.
HO, Y. S.; MCKAY, G. Pseudo-second order model for sorption processes. Process
Biochemistry, v. 34, n. 5, p. 451-465, 1999. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032959298001125> Acesso em: 9
nov. 2012.
HO, Y. S.; MCKAY, G. The sorption of lead(II) ions on peat. Water Research, v. 33,
n. 2, p. 578-584, 1999. Disponível em:
42
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135498002073> Acesso em: 9
nov. 2012.
HO, Y. S.; MCKAY, G. Correlative biosorption equilibria model for a binary batch
system. Chemical Engineering Science, v. 55, n. 4, p. 817-825, 2000. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0009250999003723> Acesso em: 8
nov. 2012.
HO, Y. S.; WASE, D. A. J.; FORSTER, C. F. Kinetic studies of competitive heavy
metal adsorption by sphagnum moss peat. Environmental Technology, v. 17, n. 1, p.
71-77, 1996. Disponível em: <http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.00030056327&partnerID=40&md5=7001536aed6e126b1b3bad870ab04d41> Acesso
em: 9 nov. 2012.
HOPPER, A. V. Recent Developments in Polymer Research. New York: Nova
Science, 2007.
ILLUM, L. Chitosan and Its Use as a Pharmaceutical Excipient. Pharmaceutical
Research, v. 15, n. 9, p. 1326-1331, 1998. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1023/A:1011929016601> Acesso em: 10 nov. 2012.
ILLUM, L. Nasal drug delivery - possibilities, problems and solutions. Journal of
Controlled Release, v. 87, n. 1-3, p. 187-198, 2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168365902003632> Acesso em: 12
nov. 2012.
IMERI, A. G.; KNORR, D. Effects of Chitosan on Yield and Compositional Data of
Carrot and Apple Juice. Journal of Food Science, v. 53, n. 6, p. 1707-1709, 1988.
Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-2621.1988.tb07821.x> Acesso em: 11
nov. 2012.
JIANG, X.; CHEN, L.; ZHONG, W. A new linear potentiometric titration method for
the determination of deacetylation degree of chitosan. Carbohydrate Polymers, v. 54,
n. 4, p. 457-463, 2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861703002522> Acesso em: 10
nov. 2012.
JUNGINGER, H. E.; VERHOEF, J. C. Macromolecules as safe penetration enhancers
for hydrophilic drugs - a fiction? Pharmaceutical Science &amp; Technology Today,
v. 1, n. 9, p. 370-376, 1998. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S146153479800100X> Acesso em:
11 nov. 2012.
KANG, J.; LIU, H.; ZHENG, Y.-M.; QU, J.; CHEN, J. P. Systematic study of
synergistic and antagonistic effects on adsorption of tetracycline and copper onto a
chitosan. Journal of Colloid and Interface Science, v. 344, n. 1, p. 117-125, 2010.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979709015136> Acesso em: 30
out. 2012.
43
KAŞ, H. S. Chitosan: Properties, preparations and application to microparticulate
systems. Journal of Microencapsulation, v. 14, n. 6, p. 689-711, 1997. Disponível
em: <http://informahealthcare.com/doi/abs/10.3109/02652049709006820> Acesso em:
10 nov. 2012.
KASAAI, M. R.; ARUL, J.; CHARLET, G. Intrinsic viscosity–molecular weight
relationship for chitosan. Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics, v. 38,
n. 19, p. 2591-2598, 2000. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1002/10990488(20001001)38:19<2591::AID-POLB110>3.0.CO;2-6> Acesso em: 10 nov. 2012.
KHOR, E.; LIM, L. Y. Implantable applications of chitin and chitosan. Biomaterials, v.
24, n. 13, p. 2339-2349, 2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961203000267> Acesso em: 10
nov. 2012.
KHRAISHEH, M. A. M.; AL-DEGS, Y. S.; ALLEN, S. J.; AHMAD, M. N. Elucidation
of Controlling Steps of Reactive Dye Adsorption on Activated Carbon. Industrial &
Engineering Chemistry Research, v. 41, n. 6, p. 1651-1657, 2002. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1021/ie000942c> Acesso em: 9 nov. 2012.
KIM, C.-J. Advanced Pharmaceutics: Physicochemical Principles. Boca Raton: CRC
Press, 2004.
KIM, I.-Y.; SEO, S.-J.; MOON, H.-S.; YOO, M.-K.; PARK, I.-Y.; KIM, B.-C.; CHO,
C.-S. Chitosan and its derivatives for tissue engineering applications. Biotechnology
Advances, v. 26, n. 1, p. 1-21, 2008. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975007000948> Acesso em: 7
nov. 2012.
KIM, J.-H.Advanced pharmaceutics: Physicochemical principles. Boca Raton: CRC
Press, 2004.
KRISHNAMURTHY, N.; VALLINAYAGAN, P.; MADHAVAN, D. Engineering
Chemistry. New Delhi: PHI Learning Private Limited, 2008.
KUBOTA, N.; TATSUMOTO, N.; SANO, T.; TOYA, K. A simple preparation of half
N-acetylated chitosan highly soluble in water and aqueous organic solvents.
Carbohydrate Research, v. 324, n. 4, p. 268-274, 2000. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008621599002633> Acesso em: 10
nov. 2012.
KUMAR, M. N. V. R. Chitin and chitosan fibres: A review. Bulletin of Materials
Science, v. 22, n. 5, p. 905-915, 1999. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1007/BF02745552> Acesso em: 11 nov. 2012.
KUMAR, M. N. V. R. A review of chitin and chitosan applications. Reactive and
Functional Polymers, v. 46, n. 1, p. 1-27, 2000. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1381514800000389> Acesso em: 10
nov. 2012.
44
KUMAR, M. N. V. R.; MUZZARELLI, R. A. A.; MUZZARELLI, C.; SASHIWA, H.;
DOMB, A. J. Chitosan Chemistry and Pharmaceutical Perspectives. Chemical
Reviews, v. 104, n. 12, p. 6017-6084, 2004. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1021/cr030441b> Acesso em: 9 nov. 2012.
KÜMMERER, K. Drugs in the environment: emission of drugs, diagnostic aids and
disinfectants into wastewater by hospitals in relation to other sources - a review.
Chemosphere, v. 45, n. 6-7, p. 957-969, 2001. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653501001448> Acesso em: 30
out. 2012.
KÜMMERER, K. Antibiotics in the aquatic environment - A review - Part I.
Chemosphere, v. 75, n. 4, p. 417-434, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653508015105> Acesso em: 12
nov. 2012.
KÜMMERER, K. Antibiotics in the aquatic environment - A review - Part II.
Chemosphere, v. 75, n. 4, p. 435-441, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653508015099> Acesso em: 12
nov. 2012.
LEHR, C.-M.; BOUWSTRA, J. A.; SCHACHT, E. H.; JUNGINGER, H. E. In vitro
evaluation of mucoadhesive properties of chitosan and some other natural polymers.
International Journal of Pharmaceutics, v. 78, n. 1-3, p. 43-48, 1992. Disponível
em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0378517392903534> Acesso em:
11 nov. 2012.
LIANG, Z. P.; FENG, Y. Q.; MENG, S. X.; LIANG, Z. Y. Equilibrium and kinetic
modeling of adsorption of urea nitrogen onto chitosan coated dialdehyde cellulose.
Process Biochemistry, v. 40, n. 10, p. 3218-3224, 2005. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359511305001728> Acesso em: 8
nov. 2012.
LIMOUSIN, G.; GAUDET, J. P.; CHARLET, L.; SZENKNECT, S.; BARTHÈS, V.;
KRIMISSA, M. Sorption isotherms: A review on physical bases, modeling and
measurement. Applied Geochemistry, v. 22, n. 2, p. 249-275, 2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0883292706002629> Acesso em: 8
nov. 2012.
LIU, C.; NGO, H. H.; GUO, W.; TUNG, K.-L. Optimal conditions for preparation of
banana peels, sugarcane bagasse and watermelon rind in removing copper from water.
Bioresource Technology, v. 119, n. 0, p. 349-354, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852412009078> Acesso em: 4
mar. 2013.
LIU, D.; WEI, Y.; YAO, P.; JIANG, L. Determination of the degree of acetylation of
chitosan by UV spectrophotometry using dual standards. Carbohydrate Research, v.
341, n. 6, p. 782-785, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008621506000127> Acesso em: 10
nov. 2012.
45
LIU, W. G.; YAO, K. D. Chitosan and its derivatives - a promising non-viral vector for
gene transfection. Journal of Controlled Release, v. 83, n. 1, p. 1-11, 2002.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016836590200144X> Acesso em:
30 out. 2012.
LOPES, C. M.; LOBO, J. M. S.; COSTA, P. Formas farmacêuticas de liberação
modificada: polímeros hidrifílicos. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, v.
41, n., p. 143-154, 2005. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S151693322005000200003&
nrm=iso> Acesso em: 7 nov. 2012.
LUBBEN, I. M. V. D.; VERHOEF, J. C.; BORCHARD, G.; JUNGINGER, H. E.
Chitosan and its derivatives in mucosal drug and vaccine delivery. European Journal
of Pharmaceutical Sciences, v. 14, n. 3, p. 201-207, 2001. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0928098701001725> Acesso em: 10
nov. 2012.
LUGO-LUGO, V.; BARRERA-DÍAZ, C.; UREÑA-NÚÑEZ, F.; BILYEU, B.;
LINARES-HERNÁNDEZ, I. Biosorption of Cr(III) and Fe(III) in single and binary
systems onto pretreated orange peel. Journal of Environmental Management, v. 112,
n. 0, p. 120-127, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479712003702> Acesso em: 4
mar. 2013.
MAHMOODI, N. M.; SALEHI, R.; ARAMI, M.; BAHRAMI, H. Dye removal from
colored textile wastewater using chitosan in binary systems. Desalination, v. 267, n. 1,
p. 64-72, 2011. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916410006569> Acesso em: 30
out. 2012.
MARQUES, J. S. Uso do pó da palha de carnaúba em compósitos de quitosana.
2012. 74 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Programa de Pós-graduação em
Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2012.
MARTINO, A. D.; SITTINGER, M.; RISBUD, M. V. Chitosan: A versatile biopolymer
for orthopaedic tissue-engineering. Biomaterials, v. 26, n. 30, p. 5983-5990, 2005.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961205002309> Acesso em: 11
nov. 2012.
MAYA, S.; INDULEKHA, S.; SUKHITHASRI, V.; SMITHA, K. T.; NAIR, S. V.;
JAYAKUMAR, R.; BISWAS, R. Efficacy of tetracycline encapsulated Ocarboxymethyl chitosan nanoparticles against intracellular infections of Staphylococcus
aureus. International Journal of Biological Macromolecules, v. 51, n. 4, p. 392-399,
2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813012002255> Acesso em: 12
nov. 2012.
46
MORAIS, W. A. Estudos de sorção de um corante aniônico modelo em partículas
de quitosana reticulada. 2007. 107 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Programa
de Pós-graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal,
2007.
MORAIS, W. A.; DE ALMEIDA, A. L. P.; PEREIRA, M. R.; FONSECA, J. L. C.
Equilibrium and kinetic analysis of methyl orange sorption on chitosan spheres.
Carbohydrate Research, v. 343, n. 14, p. 2489-2493, 2008. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862150800342X> Acesso em: 9
nov. 2012.
MORAIS, W. A.; FERNANDES, A. L. P.; DANTAS, T. N. C.; PEREIRA, M. R.;
FONSECA, J. L. C. Sorption studies of a model anionic dye on crosslinked chitosan.
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 310, n. 1-3, p.
20-31, 2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775707005821> Acesso em: 9
nov. 2012.
MUZZARELLI, C.; TOSI, G.; FRANCESCANGELI, O.; MUZZARELLI, R. A. A.
Alkaline chitosan solutions. Carbohydrate Research, v. 338, n. 21, p. 2247-2255,
2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008621503003732> Acesso em: 10
nov. 2012.
MUZZARELLI, R.; MUZZARELLI, C.; HEINZE, T., Chitosan Chemistry: Relevance
to the Biomedical Sciences Polysaccharides I.Advances in Polymer Science. Springer
Berlin - Heidelberg, 2005. v.186.
MUZZARELLI, R. A. A. E. A. Chitin in Nature and Technology. New York:
Plenum Press, 1986.
NAMASIVAYAM, C.; DINESH KUMAR, M.; SELVI, K.; ASHRUFFUNISSA
BEGUM, R.; VANATHI, T.; YAMUNA, R. T. 'Waste' coir pith - a potential biomass
for the treatment of dyeing wastewaters. Biomass and Bioenergy, v. 21, n. 6, p. 477483, 2001. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0961953401000526> Acesso em: 7
nov. 2012.
NGAH, W. S. W.; FATINATHAN, S. Chitosan flakes and chitosan - GLA beads for
adsorption of p-nitrophenol in aqueous solution. Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, v. 277, n. 1-3, p. 214-222, 2006. Disponível
em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775705009106> Acesso
em: 8 nov. 2012.
OKAMOTO, Y.; YANO, R.; MIYATAKE, K.; TOMOHIRO, I.; SHIGEMASA, Y.;
MINAMI, S. Effects of chitin and chitosan on blood coagulation. Carbohydrate
Polymers, v. 53, n. 3, p. 337-342, 2003. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861703000766> Acesso em: 11
nov. 2012.
47
OLIVEIRA, A. G. D.; SCARPA, M. V.; CORREA, M. A.; CERA, L. F. R.;
FORMARIZ, T. P. Microemulsões: estrutura e aplicações como sistema de liberação de
fármacos. Química Nova, v. 27, n., p. 131-138, 2004. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010040422004000100023&nrm=iso> Acesso em: 03 jan. 2013.
OTERO, M.; GRANDE, C. A.; RODRIGUES, A. E. Adsorption of salicylic acid onto
polymeric adsorbents and activated charcoal. Reactive and Functional Polymers, v.
60, n. 0, p. 203-213, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138151480400080X> Acesso em: 7
nov. 2012.
PAROLO, M. E.; SAVINI, M. C.; VALLÉS, J. M.; BASCHINI, M. T.; AVENA, M. J.
Tetracycline adsorption on montmorillonite: pH and ionic strength effects. Applied
Clay Science, v. 40, n. 1-4, p. 179-186, 2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169131707001469> Acesso em: 12
nov. 2012.
PATASHNK, S.; RABINOVICH, L.; GOLOMB, G. Preparation and Evaluation of
Chitosan Microspheres Containing Bisphosphonates. Journal of Drug Targeting, v. 4,
n. 6, p. 371-380, 1997. Disponível em:
<http://informahealthcare.com/doi/abs/10.3109/10611869709017894> Acesso em: 11
nov. 2012.
PAUL, W.; SHARMA, C. P. Chitosan, a drug carrier for the 21st century: A review.
S.T.P. Pharma Sciences, v. 10, n. 1, p. 5-22, 2000. Disponível em:
<http://www.scopus.com/inward/record.url?eid=2-s2.00034005095&partnerID=40&md5=a0b1a9fc97464a9a8945ea6e4e81f07a> Acesso em:
9 nov. 2012.
PEREIRA-MAIA, E. C.; SILVA, P. P.; ALMEIDA, W. B. D.; SANTOS, H. F. D.;
MARCIAL, B. L.; RUGGIERO, R.; GUERRA, W. Tetraciclinas e glicilciclinas: uma
visão geral. Química Nova, v. 33, n. 3, p. 700-706, 2010. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010040422010000300038&
nrm=iso> Acesso em: 12 nov. 2012.
POLNOK, A.; BORCHARD, G.; VERHOEF, J. C.; SARISUTA, N.; JUNGINGER, H.
E. Influence of methylation process on the degree of quaternization of N-trimethyl
chitosan chloride. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics, v. 57,
n. 1, p. 77-83, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0939641103001516> Acesso em: 10
nov. 2012.
PONCHEL, G.; IRACHE, J.-M. Specific and non-specific bioadhesive particulate
systems for oral delivery to the gastrointestinal tract. Advanced Drug Delivery
Reviews, v. 34, n. 2-3, p. 191-219, 1998. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X98000404> Acesso em:
11 nov. 2012.
48
PRASHANTH, K. V. H.; KITTUR, F. S.; THARANATHAN, R. N. Solid state
structure of chitosan prepared under different N-deacetylating conditions.
Carbohydrate Polymers, v. 50, n. 1, p. 27-33, 2002. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014486170100371X> Acesso em:
10 nov. 2012.
RADJENOVIĆ, J.; PETROVIĆ, M.; BARCELÓ, D. Advanced mass spectrometric
methods applied to the study of fate and removal of pharmaceuticals in wastewater
treatment. TrAC Trends in Analytical Chemistry, v. 26, n. 11, p. 1132-1144, 2007.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165993607002178> Acesso em: 7
nov.2012.
REDLICH, O.; PETERSON, D. L. A Useful Adsorption Isotherm. The Journal of
Physical Chemistry, v. 63, n. 6, p. 1024-1024, 1959. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1021/j150576a611> Acesso em: 8 nov. 2012.
REIAD, N. A.; SALAM, O. E. A.; ABADIR, E. F.; HARRAZ, F. A. Adsorptive
removal of iron and manganese ions from aqueous solutions with microporous
chitosan/polyethylene glycol blend membrane. Journal of Environmental Sciences, v.
24, n. 8, p. 1425-1432, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1001074211609546> Acesso em: 11
nov. 2012.
RENAULT, F.; SANCEY, B.; BADOT, P. M.; CRINI, G. Chitosan for
coagulation/flocculation processes – An eco-friendly approach. European Polymer
Journal, v. 45, n. 5, p. 1337-1348, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014305708007222> Acesso em: 11
nov. 2012.
RINAUDO, M.; PAVLOV, G.; DESBRIÈRES, J. Influence of acetic acid concentration
on the solubilization of chitosan. Polymer, v. 40, n. 25, p. 7029-7032, 1999. Disponível
em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386199000567> Acesso
em: 30 out. 2012.
ROBERTS, G. A. F. Chitin Chemistry. London: The MacMillan Press, 1992.
ROUQUEROL, F.; ROUQUEROL, J.; SING, K. Adsorption by Powders and Porous
Solids. London: Academic Press, 1999.
ROUSE, J. J.; WHATELEY, T. L.; THOMAS, M.; ECCLESTON, G. M. Controlled
drug delivery to the lung: Influence of hyaluronic acid solution conformation on its
adsorption to hydrophobic drug particles. International Journal of Pharmaceutics, v.
330, n. 1-2, p. 175-182, 2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517306010398> Acesso em: 7
nov. 2012.
RUDZINSKI, W.; PLAZINSKI, W. Theoretical description of the kinetics of solute
adsorption at heterogeneous solid/solution interfaces: On the possibility of
distinguishing between the diffusional and the surface reaction kinetics models.
49
Applied Surface Science, v. 253, n. 13, p. 5827-5840, 2007. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169433206015856> Acesso em: 7
nov. 2012.
RUDZINSKI, W.; PLAZINSKI, W. Kinetics of Solute Adsorption at Solid/Solution
Interfaces: On the Special Features of the Initial Adsorption Kinetics. Langmuir, v. 24,
n. 13, p. 6738-6744, 2008. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1021/la800743a>
Acesso em: 9 nov. 2012.
SABNIS, S.; BLOCK, L. H. Chitosan as an enabling excipient for drug delivery
systems: I. Molecular modifications. International Journal of Biological
Macromolecules, v. 27, n. 3, p. 181-186, 2000. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813000001185> Acesso em: 10
nov. 2012.
SANTOS, Z. M.; CARONI, A. L. P. F.; PEREIRA, M. R.; DA SILVA, D. R.;
FONSECA, J. L. C. Determination of deacetylation degree of chitosan: a comparison
between conductometric titration and CHN elemental analysis. Carbohydrate
Research, v. 344, n. 18, p. 2591-2595, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008621509004078> Acesso em: 7
nov. 2012.
SAPADIN, A. N.; FLEISCHMAJER, R. Tetracyclines: Nonantibiotic properties and
their clinical implications. Journal of the American Academy of Dermatology, v. 54,
n. 2, p. 258-265, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0190962205032317> Acesso em: 12
nov. 2012.
SARMAH, A. K.; MEYER, M. T.; BOXALL, A. B. A. A global perspective on the use,
sales, exposure pathways, occurrence, fate and effects of veterinary antibiotics (VAs) in
the environment. Chemosphere, v. 65, n. 5, p. 725-759, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653506003213> Acesso em: 12
nov. 2012.
SCHATZ, C.; VITON, C.; DELAIR, T.; PICHOT, C.; DOMARD, A. Typical
Physicochemical Behaviors of Chitosan in Aqueous Solution. Biomacromolecules, v.
4, n. 3, p. 641-648, 2003. Disponível em: <http://dx.doi.org/10.1021/bm025724c>
Acesso em: 10 nov. 2012.
SCHIPPER, N. G. M.; OLSSON, S.; HOOGSTRAATE, J. A.; DEBOER, A. G.;
VÅRUM, K. M.; ARTURSSON, P. Chitosans as Absorption Enhancers for Poorly
Absorbable Drugs 2: Mechanism of Absorption Enhancement. Pharmaceutical
Research, v. 14, n. 7, p. 923-929, 1997. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1023/A:1012160102740> Acesso em: 11 nov. 2012.
ŞENEL, S.; MCCLURE, S. J. Potential applications of chitosan in veterinary medicine.
Advanced Drug Delivery Reviews, v. 56, n. 10, p. 1467-1480, 2004. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X04000705> Acesso em:
30 out. 2012.
50
SEOL, Y.-J.; LEE, J.-Y.; PARK, Y.-J.; LEE, Y.-M.; KU, Y.; RHYU, I.-C.; LEE, S.-J.;
HAN, S.-B.; CHUNG, C.-P. Chitosan sponges as tissue engineering scaffolds for bone
formation. Biotechnology Letters, v. 26, n. 13, p. 1037-1041, 2004. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1023/B:BILE.0000032962.79531.fd> Acesso em: 11 nov. 2012.
SILVA, H. S. R. C.; SANTOS, K. S. C. R. D.; FERREIRA, E. I. Quitosana: derivados
hidrossolúveis, aplicações farmacêuticas e avanços. Química Nova, v. 29, n., p. 776785, 2006. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010040422006000400026&nrm=iso> Acesso em: 10 nov. 2012.
SIMON, K. A.; SEJWAL, P.; GERECHT, R. B.; LUK, Y.-Y. Water-in-Water
Emulsions Stabilized by Non-Amphiphilic Interactions: Polymer-Dispersed Lyotropic
Liquid Crystals. Langmuir, v. 23, n. 3, p. 1453-1458, 2006. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1021/la062203s> Acesso em: 12 nov. 2012.
SINHA, V. R.; SINGLA, A. K.; WADHAWAN, S.; KAUSHIK, R.; KUMRIA, R.;
BANSAL, K.; DHAWAN, S. Chitosan microspheres as a potential carrier for drugs.
International Journal of Pharmaceutics, v. 274, n. 1-2, p. 1-33, 2004. Disponível
em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517304000225> Acesso
em: 10 nov. 2012.
SINKO, P. J. Martin: Físico-Farmácia e Ciências Farmacêuticas. Porto Alegre:
Artmed, 2008.
SKAJÅK-BRǼK, G.; ANTHONSEN, T.; SANDFORD, P. Chitin and Chitosan:
Sources, Chemistry, Biochemistry, Physical Properties and Applications. New York:
Elsevier, 1988.
SOMASUNDARAN, P., Encyclopedia of Surface and Colloid Science.Adsorption of
drugs. Boca Raton: CRC Press, 2006.
SONG, W.; COOPER, W. J.; MEZYK, S. P.; GREAVES, J.; PEAKE, B. M. Free
Radical Destruction of β-Blockers in Aqueous Solution. Environmental Science &
Technology, v. 42, n. 4, p. 1256-1261, 2008. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1021/es702245n> Acesso em: 7 nov. 2012.
SOUSA, F. W.; SOUSA, M. J.; OLIVEIRA, I. R. N.; OLIVEIRA, A. G.;
CAVALCANTE, R. M.; FECHINE, P. B. A.; NETO, V. O. S.; DE KEUKELEIRE, D.;
NASCIMENTO, R. F. Evaluation of a low-cost adsorbent for removal of toxic metal
ions from wastewater of an electroplating factory. Journal of Environmental
Management, v. 90, n. 11, p. 3340-3344, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479709001662> Acesso em: 4
mar. 2013.
STUMPF, M.; TERNES, T. A.; WILKEN, R.-D.; SILVANA VIANNA, R.;
BAUMANN, W. Polar drug residues in sewage and natural waters in the state of Rio de
Janeiro, Brazil. Science of The Total Environment, v. 225, n. 1-2, p. 135-141, 1999.
Disponível em:
51
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969798003398> Acesso em: 7
nov. 2012.
SUH, J. K. F.; MATTHEW, H. W. T. Application of chitosan-based polysaccharide
biomaterials in cartilage tissue engineering: a review. Biomaterials, v. 21, n. 24, p.
2589-2598, 2000. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961200001265> Acesso em: 30
out. 2012.
SYNOWIECKI, J. Z.; AL-KHATEEB, N. A. Production, Properties, and Some New
Applications of Chitin and Its Derivatives. Critical Reviews in Food Science and
Nutrition, v. 43, n. 2, p. 145-171, 2003. Disponível em:
<http://dx.doi.org/10.1080/10408690390826473> Acesso em: 10 nov. 2012.
TAN, S. C.; KHOR, E.; TAN, T. K.; WONG, S. M. The degree of deacetylation of
chitosan: advocating the first derivative UV-spectrophotometry method of
determination. Talanta, v. 45, n. 4, p. 713-719, 1998. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0039914097002889> Acesso em: 12
nov. 2012.
THANOU, M.; VERHOEF, J. C.; JUNGINGER, H. E. Chitosan and its derivatives as
intestinal absorption enhancers. Advanced Drug Delivery Reviews, v. 50, Supplement
1, n. 0, p. S91-S101, 2001. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X01001806> Acesso em:
11 nov. 2012.
TRINDADE NETO, C. G. Membranas de quitosana micro e macroporosas: Preparo,
caracterização e estudos de permeabilidade. 2008. 145 f. Tese (Doutorado em Química)
- Programa de Pós-graduação em Química, Universidade Federal do Rio Grande do
Norte, Natal, 2008.
UGWOKE, M. I.; AGU, R. U.; VERBEKE, N.; KINGET, R. Nasal mucoadhesive drug
delivery: Background, applications, trends and future perspectives. Advanced Drug
Delivery Reviews, v. 57, n. 11, p. 1640-1665, 2005. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0169409X05001432> Acesso em:
12 nov. 2012.
VASILIU, S.; BUNIA, I.; RACOVITA, S.; NEAGU, V. Adsorption of cefotaxime
sodium salt on polymer coated ion exchange resin microparticles: Kinetics, equilibrium
and thermodynamic studies. Carbohydrate Polymers, v. 85, n. 2, p. 376-387, 2011.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861711001573> Acesso em: 7
nov. 2012.
VILLANOVA, J. C. O.; ORÉFICE, R. L.; CUNHA, A. S. Aplicações farmacêuticas de
polímeros. Polímeros, v. 20, n., p. 51-64, 2010. Disponível em:
<http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S010414282010000100012&nrm=iso> Acesso em: 4 mar. 2013.
52
VOLD, I. M. N.; VÅRUM, K. M.; GUIBAL, E.; SMIDSRøD, O. Binding of ions to
chitosan - selectivity studies. Carbohydrate Polymers, v. 54, n. 4, p. 471-477, 2003.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861703002212> Acesso em: 11
nov. 2012.
WANG, G.; OTUONYE, A. N.; BLAIR, E. A.; DENTON, K.; TAO, Z.; ASEFA, T.
Functionalized mesoporous materials for adsorption and release of different drug
molecules: A comparative study. Journal of Solid State Chemistry, v. 182, n. 7, p.
1649-1660, 2009. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022459609001455> Acesso em: 23
nov. 2012.
WANG, Q. Z.; CHEN, X. G.; LIU, N.; WANG, S. X.; LIU, C. S.; MENG, X. H.; LIU,
C. G. Protonation constants of chitosan with different molecular weight and degree of
deacetylation. Carbohydrate Polymers, v. 65, n. 2, p. 194-201, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144861706000075> Acesso em: 10
nov. 2012.
WILLIAMS, D. F. The Williams Dictionary of Biomaterials. Liverpool: University
Press, 1999.
WILLIAMS, M.; SAISON, C. L. A.; WILLIAMS, D. B.; KOOKANA, R. S. Can
aquatic distribution of human pharmaceuticals be related to pharmacological data?
Chemosphere, v. 65, n. 11, p. 2253-2259, 2006. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653506007004> Acesso em: 7
nov. 2012.
WU, Z.; LI, S.; WAN, J.; WANG, Y. Cr(VI) adsorption on an improved synthesised
cross-linked chitosan resin. Journal of Molecular Liquids, v. 170, n. 0, p. 25-29, 2012.
Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S016773221200102X> Acesso em:
30 out. 2012.
XU, L.; PAN, J.; DAI, J.; LI, X.; HANG, H.; CAO, Z.; YAN, Y. Preparation of
thermal-responsive magnetic molecularly imprinted polymers for selective removal of
antibiotics from aqueous solution. Journal of Hazardous Materials, v. 233-234, n. 0,
p. 48-56, 2012. Disponível em:
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389412006991> Acesso em: 7
nov. 2012.
ZHANG, H.; ALSARRA, I. A.; NEAU, S. H. An in vitro evaluation of a chitosancontaining multiparticulate system for macromolecule delivery to the colon.
International Journal of Pharmaceutics, v. 239, n. 1-2, p. 197-205, 2002. Disponível
em: <http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378517302001126> Acesso
em: 11 nov. 2012.
ZHANG, Y.; XUE, C.; XUE, Y.; GAO, R.; ZHANG, X. Determination of the degree of
deacetylation of chitin and chitosan by X-ray powder diffraction. Carbohydrate
Research, v. 340, n. 11, p. 1914-1917, 2005. Disponível em:
53
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008621505002259> Acesso em: 10
nov. 2012.
54
APÊNDICE
55
APÊNDICE A: TETRACYCLINE ADSORPTION ON CHITOSAN: a mechanistic
description based on mass uptake and zeta potential measurements.
56
57
58
59
60
61
62
APÊNDICE B: EQUILIBRIUM AND KINETIC ASPECTS OF SODIUM
CROMOGLYCATE ADSORPTION ON CHITOSAN: mass uptake and surface
charging considerations.
Equilibrium and kinetic aspects of sodium
cromoglycate adsorption on chitosan: mass
uptake and surface charging considerations
C. R. M. de Lima, M. R. Pereira, and J. L. C. Fonseca1
Instituto de Química
Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Campus Universitário, Lagoa Nova, Natal
RN 59078-970, Brazil
1
To whom correspondence should be addressed.
Tel.: +55 (0)84 3211 9224
Fax: +55 (0)84 3211 9224
E-mail: [email protected]
63
Abstract
Chitosan has more and more been suggested as a material for use as adsorbent in the
treatment of effluents as well as in the synthesis of drug-loaded nanoparticles for
controlled release. In both cases, a good understanding of the process of adsorption,
both kinetically and in terms of equilibrium, has an importance of its own. In this
manuscript we study the interaction between sodium cromoglycate, a drug used in
asthma treatment, and chitosan. Equilibrium experiments showed that Sips (or
Freundlich-Langmuir) isotherm described well the resultant data and adsorption
possibly occurred as in multilayers. A model based on ordinary reaction-rate theory,
compounded of two processes, each one with a correlated velocity constant, described
the kinetics of sorption. Kinetic and equilibrium data suggested the possibility of
surface rearrangement, favored by the increase of temperature.
Keywords: Chitosan; cromoglycate; adsorption; zeta potential; kinetics of adsorption;
drug delivery.
64
1
INTRODUCTION
Adsorption has been employed as a technique for purification since ancient Egyptian
eras [1] and its success up to present times relies on its simplicity, efficacy, and low cost
[2]. In effluent treatment, it has been used to treat a vast variety of dyes [3] and has also
been utilized to load drugs on particles for posterior release [4].
Sorption associated to effluent treatment has been analyzed, both in terms of
equilibrium and kinetics of sorption for a wide variety of particles [5, 6], including
biological ones (i.e. microorganisms) [7]. As an interesting example, one could cite the
work of Hong et al., who used macroporous carbon nanoparticles to adsorb radioactive
substances from the human body for subsequent elimination [8]. In this work the idea of
remediation by adsorption, used in the environment when oil spills and chemical leaks
[9, 10] occur is applied in the human body, clearly drawing a connection between
effluent treatment, adsorption and biological systems.
Regarding systems to be directly applied to living beings, it is clear that
adsorption also is important in processes such as particle drug loading: a good
understanding of the kinetics of drug loading may be used to understand drug-particle
interactions with obvious consequences for the formulation of plausible hypothesis’ for
the kinetics of drug releasing. Xiao et al. have found that epirubicin hydrochloride
followed a pseudo-second order kinetics when adsorbed on magnetic carbon nanotubes
[11]. Jansch et al. carried out an interesting study on the kinetics of adsorption of
proteins on ultra-small magnetic particles, however without the development of
mathematical models [12]. Khan et al. have found that the adsorption of some bacteria
on colloidal silver obeyed a pseudo-first order kinetics [13]. Huang et al. found that the
adsorption of a Cathepsin B-sensitive peptide on nanodiamonds followed a pseudosecond order kinetics [14] and Cabrita et al. found that acethominophen also followed a
pseudo-second order kinetics when adsorbed on activated carbon [15].
Chitosan, a biopolymer obtained from the deacetylation of chitin has been the
suggested as a cheap and abundant material for effluent treatment by adsorption [16], as
well as raw material for preparation of nanoparticles to be loaded with drugs [17].
However, to our knowledge, there are few works that try to build a kinetic model based
on a clear mechanism of adsorption for the resultant systems. Recently we have
65
analyzed the case of adsorption of tetracycline on chitosan, and shown the problems
related to the pseudo-order approach [18]. More specifically, we have shown that a
good curve fitting could be the result of a statistical artifact, besides the fact that the
mathematical formulation of the rate equation would imply a constant continuous phase
concentration: since depletion method is based on the variation of the concentration in
this phase, the logical flaw is self-evident. Later, we also have described the adsorption
of tetracycline hydrochloride on chitosan using a kinetic model based on a proposed
molecular mechanism [19]. In the present work we intend to extend this analysis to an
anionic drug: sodium cromoglycate, a drug used in asthma treatment and other allergic
conditions [20].
2
EXPERIMENTAL
Chitosan (Figure 1.I) used in this work was purchased from Polymar LTD (Brazil) and
had a deacetylation degree of 88 % determined by CHN elemental analysis and
conductometric titration as described elsewhere [21]. Average viscometric molar mass,
MV
1.6 105 g mol 1 , was determined using Mark-Houwink-Sakurada equation [22].
Purified chitosan in the form of powder was obtained as described in a previous work
[18] and its specific surface area was determined via BET (BET Nova 1200e,
Quantachrome Instruments, USA) as AS
0.151m 2g 1 .
Acetic acid (P.A., Cromato Produtos Químicos LTD, Brazil), sodium hydroxide
(P.A., Cromoline Química Fina LTD, Brazil), and sodium cromoglycate (Figure 1.II,
Purity  100%, Kopalle Pharma Chemicals, India), were used as received. Bi-distilled
water was used in all experiments.
66
Figure 1: Chemical structures of chitosan (I) [the degree of deacetylation is given by
100nD / (nA nD ) ], and sodium cromoglycate (II).
2.1 Adsorption experiments
2.1.1 Equilibrium experiments
A volume of 10 mL of cromoglycate solution (at a given temperature T) with a given
concentration [CG]0 was added to a mass of chitosan mC
0.05g . Before taken to
further analyses, the resultant dispersion rested for 20 hours, at the same temperature T.
After this time, the analyses described in the next subsections were carried out (at the
same temperature T). For experiments designed to surface charge analysis, all the
masses and volumes used were doubled, in order to obtain higher amounts of
dispersion, needed for zeta potential measurements. The variables analyzed in these
experiments were: temperature (T = 5 °C, 10 °C, 15 °C, and 20 °C) and cromoglycate
solution concentration, [CG]0 .
2.1.1.1 Determination of adsorption isotherm
After adsorption, the supernatant was carefully withdrawn using a pipette and the
resultant clear solution underwent centrifugation at 6000 rpm, for 30 min. Supernatant
sodium cromoglycate concentration, [CG]E , was spectrophotometrically determined
using an UV-Vis spectrophotometer (Genesys 10 UV-Vis, Thermo Electron
67
Corporation, USA) at a wavelength of 320 nm, as reported in a previous work [23].
Equilibrium surface excess of adsorbed cromoglycate,
[CG]0
E
[CG]E VA
mC AS
E
, was then calculated as
,
(1)
having in mind that V A is the dispersion volume, mC is the mass of chitosan in the
dispersion, and AS is the specific surface area of chitosan.
2.1.1.2 Determination of zeta potential, ζ
20 mL of the dispersion were used to determine electrophoretic mobility, E, using a
Zeta-Meter System 3.0+ (Zeta-Meter Inc., USA). Zeta potential was calculated using
Smoluchowski equation [24]:
E
0
,
(2)
0 r
where
E
is the electrophoretic mobility,
permittivity of a vacuum, and
r
0
is the continuous phase viscosity,
0
is the
is the relative permeability of the continuous phase.
2.1.2 Kinetic experiments
0.7 L of bi-distilled water was added to a mass of chitosan, mC
4 g . The resultant
system rested for 24 hours, in order to eliminate the influence of chitosan swelling on
the kinetics of cromoglycate adsorption. Afterwards, at an arbitrary time t = 0, a volume
of
0.1
[CG]T
L
of
a
solution
0.00145 mol dm
was [CG]0
3
0.1 [CG]T / 0.8
of
cromoglycate
with
a
given
concentration
(so that, just after addition, overall concentration at t = 0
1.82 10
4
mol L 1 ) was added to the dispersed system,
which was maintained under stirring for 200 min. During this time a given temperature
T was held at with an associated uncertainty of 0.5 °C using a thermostatic bath (Tecnal,
model TE-184, Brazil) and aliquots were withdrawn from the system (efficient stirring
assured that the disperse phase contents in the aliquots and in the remaining system
were the same during all the experiment). The following analyses were carried out in
68
these aliquots, using the same methodology described in the equilibrium experiments:
surface excess of cromoglycate, (t); zeta potential, (t).
3
RESULTS AND DISCUSSION
3.1 Equilibrium experiments
Figure 2 depicts the relationship between equilibrium surface excess, E, and
equilibrium cromoglycate concentration, [CG]E , at temperatures T = 5 C, 10 C, 15 C,
and 20 C. It can be seen that in all the cases,
E
asymptotically tended to defined
values, so that and no rupture of the chitosan particle structure occurred, such as
reported in the case of tetracycline hydrochloride sorption [19].
Figure 2: Equilibrium surface excess, E, as a function of equilibrium sodium cromoglycate continuous
phase concentration, [CG]E . (a) T = 5 C; (b) T = 10 C; (c) T = 15 C; (d) T = 20 C. Dashed lines,
Equation (3); continuous lines, Equation (4).
69
The presence of a saturation value for
E
made Langmuir isotherm an obvious
choice for describing cromoglycate sorption [25]:
E
Here,
M ,L
K L [CG]E
.
1 K L [CG]E
M ,L
is the saturation value of
E
(3)
for this adsorption mechanism and K L is
proportional to the ratio between the adsorption and desorption rates. Sips isotherm, or
Freundlich-Langmuir isotherm, also provides a saturation value of E [26, 27]:
KS [CG]1/E n
E
where
M ,S
is the saturation value of
M ,S
E
1 [CG]1/E n
,
(4)
, KS is a constant and n is a dimensionless
constant (more specifically, a parameter that quantifies the heterogeneity of the
adsorption process, derived from Freundlich isotherm [28]). One can observe in Figure
2 that Equation (4) was slightly better fitted to experimental data (for higher values of
[CG]E ) than Equation (3), suggesting that adsorption did not occur via monolayer
adsorption. As a consequence, adsorption was described using the following
parameters:
M ,S
(to quantify cromoglycate saturation surface excess), n (to indicate the
homogeneity of adsorption process) and K L (to indicate sorption rate desorption rate
ratios at low cromoglycate concentrations). These parameters are plotted as a function
of temperature in Figure 3.
70
Figure 3: Parameters from Equation (3) and Equation (4) as a function of temperature. (a)
M ,S
as a
function of T; (b) n as a function of T; (c) van’t Hoff plot of K L ; the first continuous line represents
Equation (6) for
Hadsorption
( 26
1) kJ mol
1
and
Sadsorption
(6
4) J K 1mol 1 .
An analysis of Figure 3a shows that there is an increase in M,S, but it seems to
reach a constant value at T = 15 C. If one assumes that adsorption occurred in the form
of a monolayer, the area occupied by each cromoglycate molecule, , is given by
1
M ,S
N0
,
(5)
where N 0 is Avogadro’s number. Equation (5) yields values of  that are between 0.7
and 0.9 Å2 . Using the software Marvin Sketch 5.9, we calculated the minimal and
maximum projected area of the cromoglycate ion and the values were, respectively, 52
and 121 Å2 . In terms of adsorption these results could imply:
i.
Adsorption occurs in the form of multiple layers;
71
ii.
Cromoglycate interacts with the surface, modifying its structure, so that particle
surface is increased (we must have in mind that surface area of chitosan was
measured when it was dry);
iii.
Both (i) and (ii).
Regarding the dependence of n on temperature (Figure 3b), adsorption has a
strong Langmuir character at T = 5C (n  1); heterogeneity of adsorption process
increases, reaching a maximum ( n 1.5 ), and, at 15 C it decreases and tends to have,
again, a Langmuir character. A temperature located between 10 and 15 C seems to be
linked to some change on chitosan surface. As heterogeneity factor increases adsorption
tends to have a more pronounced Freundlich character, i.e., it occurs in multiple layers.
In fact, what is perceived as adsorption in multiple layers may be a result of specific
interactions of cromoglygate with chitosan, resulting in the increase of chitosan’s
original surface area. As this area is added to the surface, it tends, again, to have a
Langmuir character. These specific interactions can be understood by analyzing van’t
Hoff plot of K L (Figure 3c). The van’t Hoff plot is mathematically described as:
ln KL
where
Sadsorption
R
Hadsorption
RT
Sadsorption is the entropy of adsorption and
,
(6)
Hadsorption is the enthalpy of
adsorption. It can be seen that van’t Hoff plot works for part of the graph: for T ≥ 10 °C
(or 103 / T
Sadsorption
3.5 K 1 ). In this range one has
(6
Hadsorption
( 26
1) kJ mol
1
and
4) J K 1mol 1 . Cestari et al. have found values of adsorption enthalpy
in the same range when studying the adsorption of indigo carmine dye on cross-linked
chitosan [29]. For temperatures below 10 °C, it seems that there is a drop in the
apparent enthalpy of adsorption to values near zero and a pronounced increase in the
entropy of adsorption (straight line linear coefficient). In other words, at lower
temperatures, the entropy component of adsorption rules it and at higher temperatures
the enthalpy of adsorption is the main influence. Interactions of enthalpic nature usually
are based on attractive forces between specific chemical groups of the species involved
in adsorption: in this case, one may cite the electrostatic interactions between protonated
amino groups of chitosan surface and negatively charged groups from cromoglycate. An
example of entropy-driven interaction is the hydrophobic effect, which may drive
72
adsorption even when repulsive interactions between adsorbate and adsorbant exist [30].
In our case, it is the result of association of a hydrophobic region of chitosan (a region
highly acetylated of poorly protonated, for instance) with the hydrophobic region of the
cromoglycate molecule: the increase in entropy is the result of the release of adsorbed
water on these sites. An explanation to the change in behavior is that for temperatures
below 10 °C adsorption occurs mainly via hydrophobic effect: there is no kinetic energy
sufficient to promote mobility of chains located on the surface of chitosan particles in
order to expose NH3 groups originally located below chitosan/water interface for
electrostatic interactions. As temperature is increased, there is an increase in this
mobility, so that NH3 groups are more available for electrostatic interactions with
negatively charged cromoglycate: as a result, there is the occurrence of a negative
enthalpy of adsorption and the decrease in the importance of hydrophobic interactions.
Figure 4 shows the relationship between zeta potential of chitosan particles, ,
and equilibrium concentration of cromoglyclate, [CG]E , for adsorption experiments at
20 °C. As  is approximately equal to the surface potential and this potential is
proportional to the surface charge density [24], the variation in , , can be related to
the incorporation of negative charges on the particle surface. If we adapt it to the
Langmuir isotherm [19]:
K L , [CG]E
E,L
where
E,L
adsorption,
M ,L
1
K L , [CG]E
KL , [CG]E
E,L
0, L
is the variation in zeta potential,
M ,L
M ,L
0 ,L
1
KL , [CG]E
,
(7)
is the zeta potential prior to
is the maximum variation in zeta potential, and K L , is proportional
to the ratio between adsorption/desorption rates. One can see in Figure 4 that Equation
(7) reasonably fits to the data. The values of the parameters related to Equation (7) are
displayed in Table 1 (the values of the parameters obtained using sorption data and
Equation (3) are included for the sake of comparison). It can be seen that the parameter
K L , from Equation (7) is much smaller than the parameter K L related to Equation (3): it
shows that electrostatic interactions are just part of the process in the adsorption of
cromoglycate, confirming the importance of hydrophobic interactions.
73
Figure 4: Zeta potential, , as a function of equilibrium cromoglycate concentration, [CG]E (adsorption
experiments carried out at 20 °C). Continuous line: Equation (7).
Solute depletion [Equation (3)]
M ,L
(10 4 mol m 2 )
KL (104 mol 1dm3 )
2.11  0.06
9.4  0.6
Zeta potential [Equation (7)]
M ,L
(mV)
KL , (104 mol 1dm3 )
-23.4  0.8
6.4  0.9
Table 1: Parameters obtained from curve fitting of Equation (3) and Equation (7) to data respectively
shown in Figure 2d and Figure 4.
3.2 Kinetic experiments
Figure 5 shows the dependence between surface excess, , and time during the sorption
of
cromoglycate
[CG]0
on
chitosan
with
initial
cromoglycate
1.82 10 4 mol dm 3 , for the temperatures of 5 and 20 °C.
concentration
74
Figure 5: Cromoglycate surface excess, , as a function of time for [CG]0
1.82 10 4 mol dm 3 . (a)
T = 5 C; (b) T = 20 C. Continuous lines, best fit of Equation (14).
A first analysis of Figure 5 indicates that at 5 C adsorption is less intense at
shorter times, compared to the experiment at 20 C. From this observation we will
divide the sorption process in two (one occurring at shorter times and another one at
longer times). The kinetics of a given process will be ruled by ordinary reaction rate
theory, according to
CG
A
kD
chit
kI
CG
A
chit ,
(8)
where CG stands for cromoglycate and A is an specific site on the chitosan surface [it
could
be
a
fully-acetylated
region
(if
interaction
is
hydrophobic)
or
protonated/hydroxylated sites (if interaction has an negative enthalpic nature); the
dotted line represents the physical interaction promoting adsorption. In terms of
kinetics, adsorption would be described as
d[CG]
dt
d[CG
A
dt
chit]
kD [A
chit][CG] kI [CG
A
chit] .
(9)
75
Assuming that the amount of sites for cromoglycate adsorption is much higher than the
amount of cromoglycate molecules, i.e. [A chit] [A chit]0 is constant, and having
in mind that the concentration of adsorbed cromoglycate equals the difference between
initial and present concentrations of cromoglycate, i.e. [CG A chit] [CG]0 [CG] , it
follows that
d[CG]
dt
kD [A
chit]0 [CG]
[CG] .
kI [CG]0
(10)
Rearranging of Equation (10) yields
1
kD [A chit]0
d[CG]
kI dt
[CG]
kI [CG]0
kD [A chit]0
kI
.
(11)
Integration of Equation (11) results in:
[CG] [CG]E
[CG]0
[CG]E e
kt
.
(12)
kI [CG]0
kD [A chit]0
Here, the equilibrium concentration of cromoglycate is [CG]E
the apparent velocity constant is k
kD [A
chit]0
kI
, and
kI .
Using the definition of  from Equation (1) and applying it to Equation (12), it
follows that:
(t )
where
VA [CG]0
E
[CG]E
mC AS
VA [CG]0
[CG]
E
mC AS
1 e
kt
,
(13)
.
From this theoretically-derived expression for one process, we propose the
following semi-empirical expression that will take into account slow and fast adsorption
processes:
(t )
E
fS 1 e
kSt
(1
fS ) 1 e
kF t
,
(14)
76
Here, fS is a dimensionless constant between 0 and 1. As it tends to 0, adsorption tends
to be described as driven by fast processes, with a velocity constant kF . As it tends to 1,
adsorption tends to be described as governed by slower processes, with velocity
constant kS .
A second glance at Figure 5 reveals that Equation (14) was well fitted to the data
obtained in our experiments. These values are displayed in Table 2. It can be seen that
the velocity constant accounting for processes related to short times ( kS
0.0092 min 1 )
increases to the double of its value as temperature is increased, while the values of the
velocity constants accounting to fast processes did not significantly change (taking into
account their associated errors). On the other hand, the value of fS decreases as
temperature is increased: in other words, fast processes become more important as
temperature is increased.
Parameter
T = 5C
T = 20C
fS
0.751  0.004
0.51  0.01
kS (min 1 )
0.0092  0.0004 0.018  0.001
kF (min 1 )
0.7  0.3
kM (min 1 )
0.0122  0.0006 0.033  0.003
0.40  0.06
Table 2: Parameters of Equation (14) for the temperatures of 5 and 20 C.
We could use an approach already used in dynamic light scattering to define an
average velocity constant [31]. If an adsorption process is described by single velocity
constant, it follows that
1
E
e
kt
e kt dt
1 dt
0
E
0
1
.
k
(15)
77
Therefore, an average velocity constant, k M , may be defined as
1
(t )
kM
.
1 dt
(16)
E
0
Substitution of (14) in (16) yields
fS
kS
kM
1
fS
kF
1
.
(17)
The values of k M were calculated and also are displayed in Table 2. It can be seen that
the k M has the same behavior of kS : as temperature increases its value increases. That
makes quite clear the importance of slower processes in determining the kinetics of
adsorption. In fact, for values of fS within the same order of magnitude and kF
fS
kS
kM
1
fS
1
1
fS
kS
kF
kS
.
fS
kS :
(18)
In other words, the kinetics of sorption is determined by the velocity constant for slow
processes and the fraction represented by these processes.
An apparent energy of activation may be estimated from these two values of k M ,
according to
R ln
EA
yielding a value of EA
5 C
kT
20 C
1
278
,
(19)
6) kJ mol 1 . As already reported in the literature, EA
(44
values between 5 40 kJ mol
1
293
kT
1
indicate that adsorption mainly occurs by physisorption
(controlled mainly by surface diffusion) and between 40 800 kJ mol
1
indicates that
chemisorption (controlled by purely chemical interactions) drives the process [32]. The value
of EA found in this work is in the limit between the two mechanisms and may be an indication
of the incidence of the two processes previously cited: slow processes, related to surface
rearrangement, that would have higher activation energies and the process of purely chemical
78
nature, with lower activation energies, such as the electrostatic interactions between
negatively charged cromoglycate and positively charged NH3 groups from chitosan.
Figure 6 shows how zeta potential changes with time during adsorption and it is
clear that the behavior is much more complex. Although in equilibrium zeta potential is
lower than its value prior to adsorption, it reaches a minimum, before tending to its
asymptotic value. That could be due to the following reasons:
 Cromoglycate is adsorbed, followed by the adsorption of Na , its counter-ion.
 Cromoglycate is adsorbed via electrostatic interactions or via hydrophobic
effect, decreasing zeta potential (counter-ion adsorption simultaneously occurs).
The adsorption of cromoglycate at hydrophobic regions of chitosan decreases
interface tension between solid and liquid phase and interactions are broken in
the surface, making possible conformational changes in the surface. As a result,
amino groups that were in the subsurface become available at the surface: as part
of them are protonated, zeta potential increases. Such a mechanism is depicted in
Figure 7.
The second hypothesis is more consistent with the mechanism suggested in this paper.
79
Figure 6: Zeta potential, , as a function of time during cromoglycate sorption, at T = 20ºC. Cromoglycate
initial concentration [CG]0 1.82 10 4 mol dm 3 .
80
Figure 7: Schemme depicting the interaction of cromoglycate with chitosan surface. (I) Cromoglycate is
solubilized in the continuous phase and some NH2 groups of chitosan are in the surface, in its
protonated form, NH 3 , and some of them are in the subsurface. (II) Cromoglycate is adsorbed on
chitosan. (III) Chitosan-chitosan interactions on the surface are weakened, so that bond rotation and/or
surface rupture results in increase of surface area and the exposition of previously “buried” NH2 for
protonation.
4
CONCLUSIONS
Equilibrium and kinetic data on sodium cromoglycate adsorption on chitosan particles
indicated that the process of adsorption may occur by hydrophobic interactions with
nonpolar sites (e.g., acetylated groups) as well as polar, electrostatic interactions. At low
temperatures it seems that the hydrophobic effect prevails but, as temperature is
increased, interactions of enthalpic nature begin to rule. These data are confirmed by
experiments related to the kinetics of sorption: the process of sorption was divided into
two simultaneously occurring subprocesses – a fast process, which is related to
adsorption occurring on readily available sites and a slow process, which is related to
adsorption occurring in sites that are being formed as a result of surface rearrangement.
81
5
ACKNOWLEDGEMENTS
The authors thank Brazil’s Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico (CNPq), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
(CAPES), and Pró-Reitoria de Pesquisa da Universidade Federal do Rio Grande do
Norte (PROPESQ-UFRN) for financial support during the course of this work.
6
REFERENCES
[1] N.P. Cheremisinoff, Chapter 10 - Ion exchange and carbon adsorption, in:
Handbook of Water and Wastewater Treatment Technologies, Butterworth-Heinemann,
Woburn, 2002, pp. 372-445.
[2] C. Namasivayam, M. Dinesh Kumar, K. Selvi, R. Ashruffunissa Begum, T. Vanathi,
R.T. Yamuna, 'Waste' coir pith – a potential biomass for the treatment of dyeing
wastewaters, Biomass Bioenerg., 21 (2001) 477-483.
[3] E.S. Dragan, M.M. Perju, M.V. Dinu, Preparation and characterization of IPN
composite hydrogels based on polyacrylamide and chitosan and their interaction with
ionic dyes, Carbohyd. Polym., 88 (2012) 270-281.
[4] M. Dash, F. Chiellini, R.M. Ottenbrite, E. Chiellini, Chitosan-A versatile semisynthetic polymer in biomedical applications, Prog. Polym. Sci., 36 (2011) 981-1014.
[5] S. Babel, T.A. Kurniawan, Low-cost adsorbents for heavy metals uptake from
contaminated water: a review, J. Hazard. Mater., 97 (2003) 219-243.
[6] D. Pokhrel, T. Viraraghavan, Treatment of pulp and paper mill wastewater - a
review, Sci. Total Environ., 333 (2004) 37-58.
[7] N.R. Bishnoi, Garima, Fungus - An alternative for bioremediation of heavy metal
containing wastewater: A review, J. Sci. Ind. Res. India, 64 (2005) 93-100.
82
[8] J.Y. Hong, W.K. Oh, K.Y. Shin, O.S. Kwon, S. Son, J. Jang, Spatially controlled
carbon sponge for targeting internalized radioactive materials in human body,
Biomaterials, 33 (2012) 5056-5066.
[9] K. Kenes, O. Yerdos, M. Zulkhair, D. Yerlan, Study on the effectiveness of
thermally treated rice husks for petroleum adsorption, J. Non-Cryst. Solids, 358 (2012)
2964-2969.
[10] D. Mohan, C.U. Pittman, Activated carbons and low cost adsorbents for
remediation of tri- and hexavalent chromium from water, J. Hazard. Mater., 137 (2006)
762-811.
[11] D.L. Xiao, P. Dramou, H. He, A.P.H. Lien, H. Li, Y.Y. Yao, P.H. Chuong,
Magnetic carbon nanotubes: synthesis by a simple solvothermal process and application
in magnetic targeted drug delivery system, J. Nanopart. Res., 14 (2012).
[12] M. Jansch, P. Stumpf, C. Graf, E. Ruhl, R.H. Muller, Adsorption kinetics of plasma
proteins on ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO) nanoparticles, Int. J.
Pharm., 428 (2012) 125-133.
[13] S.S. Khan, A. Mukherjee, N. Chandrasekaran, Studies on interaction of colloidal
silver nanoparticles (SNPs) with five different bacterial species, Colloid. Surface. B, 87
(2011) 129-138.
[14] S.S. Huang, J.Q. Shao, L.F. Gao, Y.Z. Qi, L. Ye, Adsorption of Cathepsin Bsensitive peptide conjugated DOX on nanodiamonds, Appl. Surf. Sci., 257 (2011) 86178622.
[15] I. Cabrita, B. Ruiz, A.S. Mestre, I.M. Fonseca, A.P. Carvalho, C.O. Ania, Removal
of an analgesic using activated carbons prepared from urban and industrial residues,
Chem. Eng. J., 163 (2010) 249-255.
83
[16] M. Asgher, Biosorption of Reactive Dyes: A Review, Water Air and Soil Pollution,
223 (2012) 2417-2435.
[17] A. Bernkop-Schnurch, S. Dunnhaupt, Chitosan-based drug delivery systems, Eur.
J. Pharm. Biopharm., 81 (2012) 463-469.
[18] A.L.P.F. Caroni, C.R.M. de Lima, M.R. Pereira, J.L.C. Fonseca, The kinetics of
adsorption of tetracycline on chitosan particles, J. Colloid Interf. Sci., 340 (2009) 182191.
[19] A.L.P.F. Caroni, C.R.M. de Lima, M.R. Pereira, J.L.C. Fonseca, Tetracycline
adsorption on chitosan: A mechanistic description based on mass uptake and zeta
potential measurements, Colloid. Surface. B, 100 (2012) 222-228.
[20] M.K. Church, J.O. Warner, Sodium cromoglycate and related drugs, Clinical
Allergy, 15 (1985) 311-320.
[21] Z.M. dos Santos, A.L.P.F. Caroni, M.R. Pereira, D.R. da Silva, J.L.C. Fonseca,
Determination of deacetylation degree of chitosan: a comparison between
conductometric titration and CHN elemental analysis, Carbohyd. Res., 344 (2009)
2591-2595.
[22] I.S. Tavares, A. Caroni, A.A.D. Neto, M.R. Pereira, J.L.C. Fonseca, Surface
charging and dimensions of chitosan coacervated nanoparticles, Colloid. Surface. B, 90
(2012) 254-258.
[23] W.A. Morais, A.L.P. de Almeida, M.R. Pereira, J.L.C. Fonseca, Equilibrium and
kinetic analysis of methyl orange sorption on chitosan spheres, Carbohyd. Res., 343
(2008) 2489-2493.
[24] C.L. de Vasconcelos, M.R. Pereira, J.L.C. Fonseca, Polyelectrolytes in solution and
the stabilization of colloids, J. Disper. Sci. Technol., 26 (2005) 59-70.
84
[25] I. Langmuir, The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and
platinum., J. Amer. Chem. Soc., 40 (1918) 1361-1403.
[26] R. Sips, On the Structure of a Catalyst Surface, J. Chem. Phys., 16 (1948) 490-495.
[27] R. Sips, On the Structure of a Catalyst Surface .2., J. Chem. Phys., 18 (1950) 10241026.
[28] H.M.F. Freundlich, Über die adsorption in lösungen, Z. Phys. Chem.-Leipzig, 57A
(1906) 385–470.
[29] A.R. Cestari, E.E. Vieira, A.M.G. Tavares, R.E. Bruns, The removal of the indigo
carmine dye from aqueous solutions using cross-linked chitosan - Evaluation of
adsorption thermodynamics using a full factorial design, J. Hazard. Mater., 153 (2008)
566-574.
[30] G. Jackler, R. Steitz, C. Czeslik, Effect of temperature on the adsorption of
lysozyme at the silica/water interface studied by optical and neutron reflectometry,
Langmuir, 18 (2002) 6565-6570.
[31] V.A.V. de Oliveira, W.A. de Morais, M.R. Pereira, J.L.C. Fonseca, Dynamic light
scattering in semidilute and concentrated chitosan solutions, Eur. Polym. J., 48 (2012)
1932-1939.
[32] S. Vasiliu, I. Bunia, S. Racovita, V. Neagu, Adsorption of cefotaxime sodium salt
on polymer coated ion exchange resin microparticles: Kinetics, equilibrium and
thermodynamic studies, Carbohyd. Polym., 85 (2011) 376-387.
85
ANEXO
86
CARTA DE ACEITE
---------- Forwarded message ---------From: Hong Chen <[email protected]>
Date: 2013/3/19
Subject: Your Submission
To: [email protected]
Ms. Ref. No.: COLSUB-D-13-00230
Title: Equilibrium and kinetic aspects of sodium cromoglycate adsorption on chitosan:
mass uptake and surface charging considerations
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces
Dear Dr. Jose Luis Cardozo Fonseca,
I am pleased to confirm that your paper "Equilibrium and kinetic aspects of sodium
cromoglycate adsorption on chitosan: mass uptake and surface charging considerations"
has been accepted for publication in Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.
Thank you for submitting your work to this journal.
With kind regards,
Hong Chen
Editor
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces