A influência do estado de agregação das nanopartículas em função do

O universo de nanopartículas demanda a avaliação do seu comportamento coloidal em diferentes meio de dispersão desde aquele no qual o coloide é sintetizado (etanol, água deionizada, entre outros) até o fluido biológico onde será aplicado, como o PBS. Nesse contexto, avaliou-se o comportamento das nanopartículas na referida solução salina com o objetivo de correlacionar a

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possibilidade de fenômenos de agregação supostamente associados a diferentes efeitos hemolíticos igualmente possíveis.

Anteriormente à aplicação dos veículos moleculares no processo de interação com hemácias realizou-se um estudo do efeito de agregação em PBS durante o mesmo período de incubação com hemácias. O gráfico resultante é apresentado na Figura 46.

O tamanho médio das nanopartículas em água deionizada é aproximadamente 100 nm de acordo com os dados comentados nos tópicos de caracterização. No entanto, quando adicionados em tampão PBS os veículos moleculares se agregam de modo que o tamanho médio de partícula atinge a ordem de grandeza de 1000 nm (observe o gráfico abaixo). O referido comportamento é relacionado às fortes interações eletrostáticas entre as nanopartículas negativamente carregadas e os eletrólitos presentes no tampão PBS. No intervalo temporal abrangido nesse estudo observou-se aumento do tamanho médio dos coloides em função do tempo em todas as situações, reforçando a gradativa interação entre o sistema coloidal e a solução tampão na qual está dispersa. Note que o índice de polidispersividade manteve-se próximo de 1 em praticamente todas as etapas, refletindo sistemas significativamente polidispersos.

Figura 46: Estudo da agregação das nanopartículas em PBS durante uma hora

Confirmando-se a gradativa tendência na agregação de nanopartículas em PBS durante uma hora, faz-se necessário estudar a influência desse fenômeno na

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hemólise e, portanto, os resultados foram agrupados em dois tempos distintos para efeitos comparativos conforme explicado no procedimento experimental (nanopartículas dispersas em PBS durante 1 minuto e 60 minutos anteriormente à adição da solução estoque de hemácias).

Avaliando-se os resultados apresentados na Figura 47, tem-se que nanopartículas em contato com o PBS durante um minuto geram maiores teores de hemólise em relação àquelas mantidas durante uma hora. Conhecendo-se a característica de agregação das nanopartículas em função do tempo, torna-se trivial compreender que o aumento do tamanho dos veículos moleculares minimiza a lise das células vermelhas do sangue no que se refere aos sistemas coloidais estudados. No fenômeno de agregação a área superficial total intrínseca de cada carreador diminui, isto é, o número de grupos silanóis diretamente acessíveis às hemácias decai e, consequentemente, as interações específicas nanopartícula- célula menos pronunciadas refletem menor efeito hemolítico pelas nanopartículas substancialmente agregadas.

Analisando-se individualmente o grupo de nanopartículas detendo polietilenoglicol de cadeira curta, observa-se influência direta do aumento da taxa de funcionalização do silano PEG10 com a minimização da hemólise, conforme

observado em todas as situações anteriores e de acordo com os dados existentes na literatura mencionando a supressão da hemólise em função da presença do referido polímero. Diferentemente dos experimentos envolvendo a influencia de uma área superficial em comum para todas as nanopartículas nos aspectos hemolíticos, o único veículo molecular a apresentar hemólise em teor maior do que a nanopartícula de partida (isenta de funcionalização externa) foi a NPH30- SiO-10PEG10. Os demais veículos moleculares apresentam efeitos hemolíticos

pronunciados em taxas menores em relação à NPH30-SiOH, conforme esperado. A nanopartícula detendo silano PEG10 em taxa 10% mol-Si possui maior área

superficial em relação ao coloide de partida e, conforme o RMN 13C os resultados mostram ainda que a quantidade de polietilenoglicol funcionalizado é significativamente baixa comparada com aquelas detendo 25% e 50% mol-Si, isto é, a NPH30-SiOH e NPH30-SiO-10PEG10 possuem significativas semelhanças

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estruturais, diferindo-se apenas pela ínfima presença de PEG10 para aquela

última. Certamente o fenômeno aqui presente é similar àquele discutido no tópico anterior, baseado na maior adsorção de proteínas do sangue pela NPH30-SiOH em relação à NPH30-SiO10PEG10, conferindo a esta última maior efeito hemolítico

em virtude da maior presença de grupos SiO- desprotegidos. Em relação às demais nanopartículas pertencentes ao grupo do PEG de cadeia curta a diminuição do efeito hemolítico pode estar associada à diminuição das cargas negativas em virtude do polímero funcionalizado bem como sua cadeia polimérica possivelmente blindando os grupos silanóis remanescentes. Atenção especial à NPH30-SiO-50PEG10 deve ser destacada: o referido veículo molecular detém a

segunda menor área de superfície em relação às nanopartículas do trabalho somado ao elevado teor de PEG enxertado em sua superfície. Conforme comentado a presença do polímero, a menor área superficial bem como o efeito de agregação são fatores que contribuem diretamente para a minimização da hemólise no contexto das nanopartículas de sílica mesoporosa. O gráfico reflete tais premissas observando-se o ótimo desempenho da NPH30-SiO-50PEG10 com

apenas 1,6% e 1,18% de hemólise nos tempos 1 minuto e 60 minutos, respectivamente.

Observando-se finalmente a NPH30-SiO-10GPS-PEG40, seu efeito de

agregação manteve-se ligeiramente constante em função do tempo, visto que as taxas de hemólise nos tempos de 1 minuto e 1 hora foram relativamente semelhantes e iguais a 4,9% e 4,6%, respectivamente. Embora não sejam notórias discrepâncias significativas entre os resultados, a funcionalização dessa última nanopartícula mostrou resultados eficientes no sentido de provar influência direta do polietilenoglicol de cadeia longa na hemólise. Nessa etapa do estudo o veículo molecular citado mostrou eficiência comparável à NPH30-SiO-25PEG10,

exceto pelo fato de que para este último a agregação em função do tempo reflete significativa diferença no efeito hemolítico.

Resgatando-se os resultados de caracterização da NPH30-SiO-10GPS- PEG40 via RMN 13C, havia uma questão a ser esclarecida a respeito da

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a ligação do grupo glicidoxi e a função carboxílica do HOOC-PEG40). Supondo-se

a inexistência dessa ligação, a interação do polímero com a nanopartícula via interações eletrostáticas seria inviável, visto que o mesmo não detém sítios carregados para viabilizá-las. Dessa maneira, após a centrifugação da nanopartícula, o PEG40 significativamente hidrofílico e presente no sobrenadante

seria automaticamente descartado e o produto final seria constituído da nanopartícula funcionalizada apenas com grupos glicidoxi. Conforme discutido anteriormente, o anel epóxi das referidas funções pode ser aberto formando um grupo diol que, assim como as funções silanóis, interagiria com as hemácias de maneira semelhante acarretando toxicidade e, portanto, adquirindo praticamente o mesmo comportamento da NPH30-SiOH. Em todas as situações observadas até o momento o referido veículo molecular exibiu comportamento que direciona os resultados para a diminuição de hemólise, indicando indiretamente a presença do PEG40 em sua estrutura. Se este polímero está presente então necessariamente

deveria estar ligado covalentemente à nanopartícula e, portanto, o pico apresentado em seu espectro de RMN 13C é proveniente do carbono 18.

Figura 47: Efeito de agregação das nanopartículas nos aspectos hemolíticos