5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MEMBRANAS DE QUITOSANA
A espectroscopia de infravermelho foi utilizada para caracterizar os principais grupos funcionais da quitosana e investigar a presença da tetraciclina na cadeia polimérica da quitosana, desta forma foram avaliados os espectros da tetraciclina (Figura 4) e o das membranas CS, CST, CSR e CSRT (Figura 5).
Figura 4 - Espectro de FTIR da tetraciclina.
A Figura 4 apresenta o espectro de FTIR da tetraciclina em que mostra os picos intensos em 3394-3230 cm-1 referentes as absorções de O-H e N-H e em 3010-2914
cm-1 atribuídos ao C-H de aromáticos. Os picos referentes a flexão aromática do C-H
e CH3 são, respectivamente, 1456 e 1355 cm-1. Os picos vibracionais que se
estendem de 2752-2610 e 1674-1523 cm-1 são referentes, respectivamente, ao
alongamento CH3 e alongamento C=C. O pico em 1581 cm-1 é referente a deformação
angular simétrica do plano do grupo NH2. Os picos de 1247 a 1176 cm-1 foram
atribuídos, respectivamente, ao alongamento C-N e C-C. As bandas observadas em 1672 e 1616 cm-1 são atribuídas, respectivamente, a C-O e a C=C do anel aromático
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A Figura 5 apresenta os espectros das membranas CS, CSR, CST e CSRT. No espectro de IV da quitosana temos algumas bandas características referentes as absorções do grupo NH2 (amida I) em 1590 cm-1, a absorção da ligação CO (amida II)
em 1647 cm-1 e as absorções de NH e/ou OH em torno de 3420 cm-1, além da banda
em 1154 cm-1 atribuída ao alongamento antissimétrico da ponte C-O-C (CARONI et
al., 2012; MARQUES, 2015).
Figura 5 - Espectros de FTIR das membranas de quitosana.
No espectro da membrana CS (Figura 5) podemos observar que temos a presença de bandas características da quitosana. Os picos observados em 1558 e 1652 cm-1 são atribuídos, respectivamente, ao grupo NH
2 (amida I) e a ligação CO
(amida II). As bandas em 1136 e 3392 cm-1 são referentes, respectivamente, ao
alongamento antissimétrico da ponte C-O-C e as absorções de OH e NH.
Através do espectro da membrana CST (Figura 5) podemos observar tanto bandas características da quitosana como da tetraciclina. As bandas características da quitosana podem ser observadas em 1629 cm-1 referente a ligação CO (amida II),
1581 cm-1 atribuída ao grupo NH
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e OH e 1168 cm-1 atribuída ao alongamento antissimétrico da ponte C-O-C. É possível
observar as seguintes bandas características da tetraciclina: 1168 cm-1 referente ao
alongamento C-C, 1654 cm-1 atribuída ao alongamento C=C, 1363 cm-1 referente a
flexão aromática do CH3, 2879 cm-1 atribuída a CH de aromáticos, 1710 cm-1 referente
a ligação C-O e 1481 cm-1 atribuída a flexão aromática do CH. Além da banda em
torno de 3433 cm-1 também referente as absorções de NH e OH, desta forma
mostrando a interação da membrana com o fármaco.
A partir do espetro da membrana CSR da Figura 5 podemos observar as bandas características da quitosana assim como no espectro da membrana CS. Além da banda pequena em 1151 cm-1 é sobreposta por uma banda em 1060 cm-1 devido
a presença dos íons SO42- na matriz polimérica. Através da comparação entre os
espectros das membranas CSR e CS (Figura 5) é possível observar o aparecimento de uma banda em torno de 1060 cm-1 referente ao SO
42- adicionado à matriz
polimérica através do processo de reticulação. Assim, podemos concluir que a membrana de quitosana passou pelo processo de reticulação com o ácido sulfúrico e tornou-se uma membrana de quitosana reticulada.
O espectro da membrana CSRT da Figura 5 podemos observar bandas características da quitosana: 2933-3595 cm-1 referente as absorções de OH e NH,
1598-1568 cm-1 atribuída a absorção do grupo NH
2 (amida I), 1647 cm-1 referente a
ligação C=O (amida I) e 1151 cm-1 atribuída ao alongamento antissimétrico da ponte
C-O-C. Além dessas bandas características da CS temos também bandas características da tetraciclina: 3600-2900 cm-1 referente as absorções de NH e/ou OH
e de CH de aromáticos, 2922-2848 cm-1 atribuída ao alongamento de CH
3, 1647 cm-1
referente a absorção da ligação CO e 1240-1190 cm-1 referente ao alongamento C-N.
Pela análise do DRX é possível observar que a quitosana é um sólido semicristalino que apresenta três picos característicos (2θ = 10º, 2θ = 20º e 2θ = 28º), sendo que o pico em 2θ = 10º é referente ao cristal hidratado gerado pelas ligações de hidrogênio entre os grupos amino da quitosana com as moléculas de água. Os picos de 2θ = 20º e 28º são atribuídos a rede cristalina regular da quitosana (LEMES et al., 2018). As análises de DRX realizadas das membranas CS, CSR, CST e CSRT estão apresentadas na Figura 6.
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Figura 6 - DRX das membranas de quitosana.
Através dos difratogramas de raios-X das membranas CS e CSR vemos que a área do pico em 2θ = 10º sofre uma diminuição devido o processo de reticulação, porém na mesma posição, enquanto que o pico 2θ = 20º permanece com a mesma área praticamente e sem ser descolado quanto a sua posição. O pico 2θ = 28º é mais acentuado no difratograma da membrana CSR. O desaparecimento da primeira reflectância (2θ = 10º) pode ser explicado pela formação da interação quitosana- tetraciclina após a TC ser adsorvida na membrana, em que a tetraciclina substitui as moléculas de água presente na interação intermolecular quitosana-água.
A mudança no padrão dos difratogramas de DRX do biopolímero devido a adsorção da tetraciclina nas membranas é possível observar através do pico 2θ = 20º, o qual aparece nas membranas CS e CSR. Assim, a presença de novos picos intensos característicos de um material mais cristalino que a quitosana, os quais são atribuídos a tetraciclina (TAKARA et al., 2019) confirma a adsorção do fármaco na membrana.
A cristalinidade de um determinado material depende da mobilidade macromolecular e do aumento ou não das interações intermoleculares e intramoleculares existentes (DAS CHAGAS, 2017). Esses dois fatores dependem da
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forma com que a tetraciclina vai interferir no arranjo macromolecular da CS. Os valores de percentual de cristalinidade são apresentados na Tabela 1, os quais foram calculados através da equação abaixo e as áreas foram obtidas através de cálculos de integração utilizando operações no programa Origin Pro 8. Temos que XC é o percentual de cristalinidade, Ac é a soma das áreas das regiões cristalinas e At é a área total do difratograma (soma das áreas das regiões cristalinas e amorfas).
𝑋𝐶 = (𝐴𝑐
𝐴𝑡 ) 𝑥 100
(Equação 3)
Tabela 1 - Percentual de cristalinidade para as membranas CS.
Membranas XC (%)
CS não reticulada 19,7
CS reticulada 9,4
A partir dos dados do percentual de cristalinidade, podemos observar que o processo de reticulação provocou a diminuição no percentual, em que a membrana CS apresentou o maior grau de cristalinidade igual a 19,7 %. O processo de reticulação diminui diretamente a mobilidade da cadeia polimérica devido as cadeias estarem interligadas via íon sulfato (Figura 15), o que restringe o processo de cristalização (DAS CHAGAS, 2017).
As análises de DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial) foram realizadas a fim de conhecer o processo de degradação da quitosana presente nas membranas de quitosana (CS, CST, CSR e CSRT). Além disso, foi observada a degradação da tetraciclina presentes nas membranas após os estudos de adsorção. Através das curvas de DSC (Figura 7), podemos observar que a degradação da macromolécula consiste em um processo exotérmico e a perda de água consiste em um processo endotérmico (BOGGIONE et al., 2017; LEBEDEVA et al., 2019).
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Figura 7 - DSC das membranas de quitosana.
A partir das temperaturas de degradação das membranas, podemos concluir que existe uma diferença significativa entre a membrana CS e a membrana CSR em termos energéticos, sendo que a membrana CS apresenta o maior valor de temperatura de degradação (por volta de 295 ºC) quando comparada com a membrana CSR devido ao processo de reticulação causar a diminuição da estabilidade térmica da membrana de quitosana. Nas membranas de quitosana não reticuladas e reticuladas com tetraciclina adsorvida (CST e CSRT), podemos observar a diminuição significativa do pico endotérmico e do pico exotérmico quando comparado com as membranas CS e CSR, devido a presença da tetraciclina, sendo que os valores de temperatura observados são referentes, respectivamente, a desidratação e degradação da tetraciclina.
A estrutura da tetraciclina apresenta menos grupos hidrofílicos que a da quitosana, o que gera picos endotérmicos e exotérmicos menores quando comparados com a quitosana, que apresenta muitos grupos hidroxílicos em sua estrutura. A membrana CS e CSR apresentam picos mais intensos, já que quanto maior o número de grupos hidrofílicos na sua estrutura, maior o número de ligações de hidrogênio, consequentemente, maior será a energia para quebrar as ligações
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presentes na macromolécula e maior será a temperatura de desidratação e degradação (YAHIA et al., 2019; YU, Xiaolong et al., 2018).