LIBERAÇÃO DE SULFAMERAZINA (SMZ) A PARTIR DE
COMPLEXOS POLIÔNICOS DE QUITOSANA E
POLI(ÁCIDO ACRÍLICO) (PAA)
Hyrla C.L. de Oliveira*, Regina C. Nunes, José Luís C. Fonseca e Márcia R. Pereira
Departamento de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Campus Universitário, Lagoa Nova, Natal,
C.P. 1662, RN 59078-970, Brasil - [email protected]
Release of sulfamerazine (SMZ) from polyionic complexes of chitosan and poly(acrylic acid) (PAA)
Polyelectrolyte complex membranes between chitosan (CHI) as a cationic polyelectrolyte and poly(acrylic acid) (PAA)
as an anionic specie were prepared by blending two polymer solutions in a ratio of 95:5. Characterization of CHI-PAA
complex membrane was investigated by thermal analysis and universal testing machine. The permeability coefficients
of polyelectrolyte membranes were calculated in relation to sulfamerazine. Thermal properties of polyelectrolyte
membranes from CHI and PAA showed an increase in stability for the complex. The polyelectrolyte membranes also
presented superior tensile strenght and lower elongation. Permeability coefficients for sulfamerazine were smaller than
for pure CHI and decrease as the medium ionic strenght increases. These results were explained on terms of hydrogen
bondering and physical interactions between the polymers.
Introdução
A quitosana, o derivado mais conhecido da quitina, é
obtido através da desacetilação da mesma. Consiste de
cadeias lineares de resíduos β (1→4) 2-amino-deoxiD-glucan. A quitosana possui grande potencial na
indústria de alimentos e em aplicações biotecnológicas
devido a sua biodegradabilidade, biocompatibilidade e
seu caráter catiônico [1]. No entanto, uma de suas
limitações é o fato deste polímero ser solúvel em pH
ácido. Alguns autores [2] têm sugerido o uso de
agentes reticulantes como, por exemplo, o
glutaraldeído, para solucionar este problema. Outros
apontam para a formação de hidrogéis sensíveis ao pH
[3], reticulados tanto química como fisicamente. Estes
hidrogéis se tornam bastantes úteis na liberação de
antibióticos no ambiente ácido do fluido gástrico. Uma
das principais vantagens destes hidrogéis é que suas
formulações permanecem durante mais tempo do que
os hidrogéis convencionais [4]. Vários hidrogéis
quimicamente reticulados à base de quitosana têm sido
desenvolvidos por vários autores para terapias de sítios
específicos. Além destes, as misturas heterogenias de
polímeros também podem ser usadas na formação de
hidrogéis, sem a presença da reticulação química [5]. A
lenta erosão em meio aquoso deste hidrogel
fisicamente reticulado produz um material mais
biodegradável do que os hidrogéis reticulados
quimicamente. Os complexos são formados por
associações das unidades repetitivas das cadeias
poliméricas.
Neste trabalho desenvolvemos complexos poliônicos
formados por quitosana e poli(ácido acrílico). O
objetivo deste trabalho é avaliar as diferentes
interações eletrostáticas entre as cadeias catiônicas de
quitosana e os grupos carboxílicos das cadeias de
poli(ácido acrílico) dos hidrogéis poliônicos
produzidos. O enfoque principal será dado a análise de:
a) como as mudanças produzidas nos grupos iônicos de
ambas cadeias poliméricas afetam a liberação da droga
e b) a influência da força iônica do meio durante a
produção destes hidrogéis.
Experimental
Materiais
A Quitosana utilizada neste estudo foi obtida através da
Polymar Ltda., com um grau de desacetilacao de 85% e
o poli(ácido acrílico) foi obtido através da Aldrich
Chemical Company Inc., com massa molar de 750.000
g.mol-1.
Preparação do complexo
A quitosana 1,5 % m/v foi dissolvida em solução
aquosa 10 % v/v de acido fórmico sob agitação
constante. O PAA 1 % m/v e foi dissolvido em
solução aquosa de acido fórmico a 3,5 % v/v e 10 %
v/v. A solução de quitosana foi filtrada e misturada a
solução de PAA numa proporção 95:5 (ml QUI:ml
PAA). A mistura foi despejada em placas de petri e em
seguida as placas foram colocadas na estufa a uma
temperatura de 50 °C durante aproximadamente 12 h.
Posteriormente as membranas foram colocadas em
solução de hidróxido de sódio 0,5 M e lavadas com
água destilada para eliminação de sais. Após secagem,
obtivemos filmes transparentes com espessuras na
faixa de 40-60 µm.
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Caracterização da membrana
1) Termogravimetria (TG, DTG)
As medidas de termogravimetria foram feitas usando
uma termobalança Perkin Elmer. As amostras (~10mg)
foram aquecidas a uma taxa de 10 ºC/min em uma
atmosfera dinâmica de nitrogênio.
2) Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas foram avaliadas usando
uma máquina de teste universal (Instron 1101). Os
testes foram realizados de acordo com a ASTM D882.
Duas condições foram usadas: 1) temperatura de 20 ºC
e umidade relativa de 61 % e 2) temperatura de 20 ºC e
umidade relativa de 100 %. Ambas as condições foram
feitas durante 48 h. Os testes foram realizados numa
velocidade de 0,5 cm/min.
3) Permeabilidade
O coeficiente de permeabilidade da membrana foi
medido conforme sistema já descrito na literatura [6].
As membranas foram colocadas em uma célula de
permeabilidade. No lado A da célula foi colocado água
bidestilada e no lado B solução de sulfamerazina a 1 %
m/v. O aumento da concentração no lado A foi medido
através de um espectrômetro UV-visivel (Varian). Os
valores de absorbância foram convertidos para
concentração usando-se uma curva de calibração.
Resultados e Discussão
Termogravimetria
Os
termogramas
para
quitosana
exibem
comportamento típico para esse polissacarídeo [7,8]. A
quitosana degrada em dois estágios, o primeiro pico na
curva de DTG com uma taxa máxima a 68 ºC está
associado com uma perda de massa de cerca de 11 %
devido à liberação de água. O segundo pico com uma
taxa máxima de decomposição a 254 ºC e com perda
de massa de 70 % está associado com a liberação de
material das unidades acetiladas e não acetiladas do
polímero. Os termogramas para a mistura com o PAA
também mostram dois estágios de degradação. As
principais diferenças são que no primeiro estágio a
liberação de água ocorre a uma temperatura mais alta,
enquanto que a perda de massa no segundo estágio é
bem menor comparado com a quitosana pura. Esses
resultados indicam que o complexo formado é mais
estável do que a quitosana pura.
Propriedades mecânicas
Os resultados mostram que o complexo QUI-PAA
apresentou um aumento na tensão de ruptura e
diminuição do alongamento na ruptura comparado com
os valores para quitosana pura. Esses resultados podem
ser interpretados em termos das interações entre as
cadeias, que restringem a mobilidade resultando em
rigidez.
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Permeabilidade
Tabela I - Tempo necessário para permeação de 0,3%
da droga utilizada.
QUI pura QUI-PAA 3,5 QUI-PAA 10
65 min
95 min
85 min
Tempo
A tabela mostra que para a quitosana pura 0,3 % da
droga é liberada dentro de 65 min. e que com a adição
do PAA este tempo aumenta para 95 e 85 minutos de
acordo com a força iônica do meio. Supõe-se que a
intensidade das pontes de hidrogênio e interações
físicas entre o PAA e a quitosana nos complexos
formados depende do pH do meio. Os valores de pKa
do PAA e quitosana são 4,7 e 6,5 respectivamente.
Portanto, podemos concluir que a estrutura do
complexo, formado entre o íon amônia da quitosana e o
íon carboxilato do PAA, será formado entre um pH 5 e
6. A medida que aumentarmos a concentração de ácido
fórmico e conseqüentemente diminuirmos o pH do
meio, provavelmente abaixo do valor de pKa do PAA,
o grupo carboxilato permanece sob a forma não
ionizada produzindo como conseqüência um menor
número de interações e levando assim a uma maior
permeabilidade [9].
Conclusões
Todos os resultados mostrados confirmam a formação
do complexo entre os íons amônia da quitosana e os
íons carboxilato do PAA. As principais conseqüências
observadas foram o aumento na estabilidade térmica e
mecânica destas membranas. Os resultados de
permeabilidade mostram que a formação do complexo
poliônico é fortemente dependente da força iônica do
meio, podendo este ser um parâmetro de controle dos
mesmos.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq pelo suporte financeiro
dado a este trabalho.
Referências Bibliográficas
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