em molde
A reticulação com glutaraldeído tornou as partículas resistentes a valores de pH nos quais elas eram previamente solúveis. Esta é a razão porque os experimentos de adsorção foram realizados com essas partículas.
4.6.1
Isotermas de adsorção
A Figura 4.11 mostra a densidade de adsorção da albumina, Γ, em função da concentra-
ção de equilíbrio da albumina no sobrenadante, CE, para a adsorção de albumina nos com- plexos com rCOOH/NH2 = 5, 6 e pH = 3,04. Pode-se observar que há um máximo com
Γmax ≈ 0,28 g m−2 em C
E ≈1 g dm−3. Um comportamento similar foi descrito em al- guns modelos que relacionam a adsorção de fluidos supercríticos em óxidos, usando siste- mas à base de pseudo-látices envolvendo a energia de interação adsorbato-adsorbato, ε, e
adsorbato-superfície, εs.136, 137 Uma vez que, neste pH, a quitosana está altamente proto- nada e o PMAA não está ionizado, em termos eletrostáticos, há repulsão entre as partículas carregadas positivamente e a albumina carregada positivamente. A adsorção ocorrerá princi- palmente por meio de ligações hidrogênio e/ou interações de van der Waals. Por outro lado, a diminuição em Γ pode ser analisada como uma conseqüência da existência de espécies
polivalentes carregadas negativamente (e.g. fosfato e citrato, do tampão), na fase contínua, o que aumenta a possibilidade de interação adsorvente-adsorvente (por meio de formação de uma ponte interparticular), quando a concentração de proteína foi aumentada. Uma outra possibilidade é a ocorrência de floculação por depleção,124 como resultado do aumento da concentração de proteína.
Aumentando o pH para 5,07 não houve um efeito marcante na isoterma, como pode- se confirmar pela análise da Figura 4.12 que mostra a isoterma para as partículas com
rCOOH/NH2 = 5, 6 e pH = 5,07. O máximo na adsorção ainda se encontra em 1 g dm
−3;
Γmax, entretanto, está em torno de 0,55 g m−2, indicando que a adsorção foi muito mais
efetiva quando o pH foi aumentado. O ponto isoelétrico da albumina se encontra na faixa de pH 4, 7 − 5, 0,14, 23, 138 o que significa que, a respeito desses experimentos, a diminuição na carga superficial da proteína resultou em maior adsorção. Peng et al.102 encontraram que a adsorção máxima de albumina nas partículas de magnetita carregadas positivamente ocorreu no ponto isoelétrico da albumina. Roach et al.139, 140 encontraram que a adsorção da albu- mina em superfície hidrofóbica (rica em CH3) é maior do que em superfície hidrofílica (rica
Figura 4.11: Curva de isoterma de adsorção em pH 3,04 para a albumina adsorvida nos complexos de CS/PMAA. rCOOH/NH2 = 5, 6.
Figura 4.12: Curva de isoterma de adsorção em pH 5,07 para a albumina adsorvida nos complexos de CS/PMAA. rCOOH/NH2 = 5, 6.
Figura 4.13: Curva de isoterma de adsorção em pH 3,04 para a albumina adsorvida nos complexos de CS/PMAA. rCOOH/NH2 = 11, 1.
drofílicas. Esse trabalho, entretanto, foi realizado em pH = 7,4 (a albumina estava carregada negativamente, ao contrário das condições do presente trabalho) e não havia dados de carga superficial da superfície sólida (por meio da formação de uma dupla camada). Em outras palavras, há a possibilidade de que a maior adsorção em uma superfície menos hidrofílica tenha sido, na verdade, uma maior adsorção de uma partícula carregada negativamente em uma superfície menos negativa. Apesar disso, usando os mesmos argumentos apontados por Roach et al., o aumento na adsorção da albumina, no presente trabalho, poderia se dever à formação de uma superfície menos hidrofílica, já que o NH+3 seria desprotonado pelo au- mento do pH. Mas, por outro lado, novos grupos COOH da superfície da partícula seriam neutralizados, resultando em uma superfície mais hidrofílica: neste caso, entretanto, a inte- ração com regiões carregadas positivamente da albumina (embora a carga da albumina seja zero) com a estrutura gerada pela neutralização dos grupos carboxila poderiam aumentar a adsorção.
A Figura 4.13 mostra os dados relacionados à adsorção de albumina em pH = 3,04 e rCOOH/NH2 = 11, 1. Ao compará-la à Figura 4.11, pode-se notar que o aumento em
rCOOH/NH2 modificou a forma da isoterma: há um aumento mais pronunciado na adsorção a baixas concentrações e a ocorrência de um plateau entre CE = 0, 1 e 0,6 g dm−3. Por outro lado, há também um máximo em CE = 1 g dm−3, o valor deΓmax sendo 0,35 g m−2, que
é maior do que o valor encontrado para rCOOH/NH2 = 5, 6. O aumento em rCOOH/NH2 resultou na possibilidade de ocorrência de estruturas em forma de “escova”,75, 141obtidas a partir das cadeias de PMAA: essas estruturas aumentariam a adsorção da albumina por meio de ligações de hidrogêno e interações de van der Waals. As estruturas em forma de ”escova” estão representadas na Figura 4.14. A adsorção de albumina em partículas de látex com superfícies estruturadas em ”escova” já tem sido reportado na literatura.142
A fim de se averiguar o papel das interações eletrostáticas no processo de adsorção da albumina, uma análise da carga superficial das partículas durante o processo de adsorção deve ser realizada de modo a se obter um mecanismo mais definido de adsorção. Tal análise será feita na seção a seguir.
Figura 4.14: Esquema representado a superfície das partículas e a estrutura em forma de ”escova”.
Figura 4.15: Potencial zeta, ζ, em pH 3,04 para a albumina adsorvida nos complexos de
Figura 4.16: Potencial zeta, ζ, em pH 5,07 para a albumina adsorvida nos complexos de
Figura 4.17: Esquema representando uma possível interação por meio de ligações hidrogê- nio entre um grupo carbonila da albumina e um grupo carboxila de uma partícula de PEC. Como resultado desta interação, o equilíbrio é deslocado na direção da protonação dos gru- pos carboxílicos das partículas de PEC.
Figura 4.18: Potencial zeta, ζ, em pH 3,04 para a albumina adsorvida nos complexos de
4.6.2
Análise da carga superficial
A Figura 4.15 mostra o potencial zeta, ζ, em função de CE para a adsorção da albumina em pH 3,04. Pode-se ver que as partículas apresentaram carga positiva neste pH, o que era esperado, já que a quitosana se encontra completamente protonada e a ionização no PMAA era mínima (de acordo com o apontado na Seção 4.6.1). Como a albumina foi adsorvida na superfície das partículas, a carga superficial tendeu a valores mais positivos, o que é consistente com a carga positiva da albumina neste pH.
O efeito do aumento do pH na carga superficial pode ser visto na Figura 4.16, que mostra os valores de potencial zeta,ζ, em função de CE para a adsorção de albumina em pH = 5,07 e
rCOOH/NH2 = 5, 6. Pode-se notar que a superfície das partículas agora se tornou negativa, o que é consistente com a ionização dos grupos COOH que se apresentavam externamente. O potencial zeta se tornou menos negativo quando a albumina foi adsorvida, de modo que duas hipóteses puderam ser esboçadas:
1. A albumina estava carregada positivamente neste pH. Isso não pareceu ser o caso, haja visto que a albumina estava muito próximo de seu ponto isoelétrico;
2. A albumina interagiu por meio de ligações de hidrogênio com os grupos carboxila não- ionizados do PMAA, resultando em uma diminuição na concentração de carboxilato. A Figura 4.17 mostra a possibilidade de interação entre os grupos carbonila da albu- mina e os grupos carboxila das partículas de PECs: como resultado desta interação, a superfície das partículas de PECs se tornaria menos negativa.
A Figura 4.18 mostra o resultado do aumento de rCOOH/NH2para 11,1 (pH = 3,04) sobre o potencial zeta,ζ. Pode-se notar que, antes da adsorção de albumina (CE = 0), as partículas estavam em torno de seu ponto isoelétrico, em oposição à situação na qual rCOOH/NH2 = 5, 6, em que as partículas estavam carregadas positivamente. A razão para a diminuição
na carga foi o aumento dos grupos carboxila do PMAA: a diminuição na carga aumentaria a adsorção não-eletrostática da albumina, além da ocorrência das estruturas em “escova”, como já observado na última seção.
Capítulo 5
Conclusões
Os complexos polieletrolíticos de CS/PMAA foram o resultado da reação de complexação entre os grupos carboxílicos dissociados do PMAA e os grupos amino protonados da qui- tosana por meio de interações eletrostáticas. As partículas obtidas por ambos os métodos apresentaram uma morfologia do tipo core-shell.
As dispersões aquosas de CS/PMAA obtidas pelo método de gotejamento, tiveram algu- mas de suas propriedades influenciadas pela massa molar do PMAA e pela força iônica.
O aumento da massa molar do PMAA pareceu aumentar a solubilidade dos complexos macromoleculares. Este aumento na solubilidade deve ser o resultado de uma menor pre- sença de grupos carboxílicos nas partes mais externas dos novelos macromoleculares do PMAA (mais facilmente ionizados do que aqueles presentes no interior dos novelos) como resultado do aumento da massa molar. As estruturas macromoleculares obtidas a partir do PMAA de maior massa molar apresentaram maiores dimensões. A ocorrência de uma su- perfície carregada mais negativamente na partícula pode também aumentar a formação de partículas de complexos por meio de floculação por formação de ponte interparticular dire- cionada pelos complexos solubilizados.
O aumento da força iônica apresentou dois efeitos na formação dos complexos inso- lúveis: a baixas concentrações, ele favoreceu a formação desses complexos através da di- minuição nas dimensões das moléculas dos polieletrólitos (aumento da densidade de carga superficial); a altas concentrações, ele inibiu a formação desses complexos, possivelmente
devido ao efeito de blindagem da atração eletrostática entre o COO−e o NH+3.
As partículas CS/PMAA reticuladas obtidas por polimerização em molde, foram resisten- tes à solubilização mesmo em pH em torno de 3. As medidas de potencial zeta das partículas antes do processo de reticulação mostraram que as partículas tinham suas camadas externas ricas em PMAA.
A albumina bovina sérica foi adsorvida nas partículas de CS/PMAA reticuladas quando a albumina estava carregada tanto positivamente como próximo de seu ponto isoelétrico. A adsorção ocorreu independente das partículas de CS/PMAA serem carregadas negativamente ou positivamente, mostrando a importância das interações não-eletrostáticas no processo de adsorção da albumina nessas partículas. O aumento na quantidade de PMAA nas partículas, que favoreceu a ocorrência de estruturas em forma de “escova” nelas, também favoreceu a adsorção da albumina. A adsorção diminuiu com o aumento da concentração de albumina como resultado da existência de espécies polivalentes carregadas negativamente na fase con- tínua e/ou da ocorrência de floculação por depleção.
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