Funcionalização rGO com Pluronic® F68

A superfície química dos nanomateriais é a chave para melhorar a biocompatibilidade e controlar o comportamento em sistema biológico. A presença de cada átomo exposto na superfície do grafeno leva a uma ultra-área superficial disponível, a qual permite eficiente adesão molecular e bioconjugação. Essa área disponível é amplamente explorada como um nanocarreador de fármacos e genes. Uma variedade de nanocompostos inorgânicos podem ser agregados à superfície de moléculas de grafeno, obtendo-se um nanocomposto baseado no grafeno funcional com propriedades ópticas e magnéticas (Yang et al., 2013).

Os MBGs estabilizados funcionalmente são menos tóxicos que os similares não funcionalizados (Zhang et al., 2012). Além de reações químicas covalentes, o grafeno pode ser funcionalizado não covalentemente por polímeros ou biomoléculas via interações hidrofóbicas, ligação π-π, ou ligações eletrostáticas. Através de interações não covalentes, o grafeno e o GO podem ser estabilizados por um surfactante ou polímeros anfifílicos para melhorar as suas estabilidades em soluções aquosas (Yang et al., 2013).

De acordo com Sanchez et al. (2012), ambos os lados de uma única folha de grafeno podem ser usados como substrato para adição controlada ou adsorção de moléculas e grupos funcionais devido sua estrutura em formato 2D.

Na funcionalização covalente, os MBGs tornam-se solúveis devido às modificações químicas em sua estrutura orgânica. Essa funcionalização pode ser feita nas paredes e/ou extremidades, caso dos nanotubos, onde grupos funcionais são ligados através de tratamento oxidativo usando ácidos fortes e reações orgânicas de adição e/ou substituição (Ramanathan, 2005).

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Com base em Petrov et al. (2003), verificou-se que a funcionalização não covalente de MBGs utiliza tensoativos como dodecilsulfato de sódio (SDS), dodecilsulfonato de sódio (SDSA), dodecilbenzenosulfonato de sódio (SDBS), polímeros ou biopolímeros em procedimentos de impacto físico como ultrasonicação, centrifugação ou filtração. Nesse método preservam-se as estruturas químicas dos MBGs, não ocorre modificação das características mecânicas e eletrônicas da superfície, fornecendo energia para superar as forças de Van Der Waals existentes entre os compostos, diminuindo assim sua agregação. A dispersão em tensoativos não iônicos é proporcional ao tamanho da cadeia alquílica, assim quanto maior o peso molecular do tensoativo melhor será a dispersão dos compostos baseados em grafeno.

Estudos realizados por Liu et al. (2008) comprovam que as cadeias poliméricas melhoraram a dispersão de solventes através de dois processos: “loading from” e “loading

to” (Figura 10). No estudo, foi escolhido o “loading from” que consiste do MBG como

matriz para a adesão de polímeros na superfície. Este processo é bastante utilizado para regular a solubilidade. De acordo com Yang et al. (2013), o rGO pode ser funcionalizado não covalentemente com polímero anfipático do tipo PEG obtendo-se uma solução biológica estável.

Fonte: Liu et al. (2008).

Petrov et al. (2003) afirma que tensoativos são rotineiramente incorporados em formulações farmacêuticas para melhorar os sistemas de liberação. Conforme Florence e Attwood (2003), os agentes tensoativos são caracterizados por possuírem em sua

Figura 10: Representação esquemática do modo de dispersão do solvente: “loading from” e “loading to”.

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molécula uma porção hidrofílica e outra hidrofóbica. Quando os tensoativos se dissolvem em água com baixas concentrações, tendem a procurar a superfície e se orientar de tal modo que removam o grupo hidrofóbico do meio aquoso, alcançando assim o estado de energia livre mínima. Considerando que as forças de atração intermoleculares entre as moléculas de água e grupos apolares são menores que as existentes entre as duas moléculas de água, a força de contração da superfície é reduzida. Desta forma a tensão superficial diminui e o aumento da concentração da camada superficial fica saturada de moléculas de tensoativos, cuja porção hidrofóbica passa a se proteger do ambiente aquoso formando micelas.

Sistemas de liberação compostos por tensoativos, em geral, oferecem um grande número de vantagens para a liberação de fármacos, entre elas: (1) permitem a solubilização de fármacos hidrofílicos e lipofílicos; (2) formam estruturas pela simples auto associação dos componentes, visto que as formulações são facilmente preparadas (Malmsten, 2002); (3) permitem o aumento da solubilidade de fármacos; (4) diminuem a degradação, controlam ou prolongam a taxa de liberação, e possibilitam compartimentalização do fármaco, podendo direcioná-lo para os sítios onde deverá exercer o efeito farmacológico; (5) controlam a velocidade de liberação sem alterar a estrutura química da molécula, passando a funcionar como sistema reservatório (Oliveira et al., 2004); (6) alteram a permeabilidade das células epiteliais modificando a bicamada fosfolipídica, o que aumenta a permeabilidade dos fármacos através de epitélios (Illum, 2003).

O bloco do copolímero polioxietileno-polioxipropileno-polioxipropileno, Pluronic® F-68 (PF-68) (PEO78-PPO30-PEO78, massa molar de 8400g/mol) é um

surfactante sintético não-iônico, com massa molecular média aproximadamente 8,4kDa que apresenta um centro hidrofóbico de cadeias de propileno e caudas hidrofóbicas de óxido de etileno (Michaels et al., 1996) (Figura 11). Possui efeito protetor através da diminuição da tensão superficial e pode ser relacionado com o aumento da resistência da membrana celular (Ma et al., 2004). A composição química do PF-68 assegura uma boa solubilidade em água por sua composição de PEO e pela alta capacidade de interação

Figura 11: Representação da estrutura química do copolímero Pluronic® F-68.

Fonte: http://www.lookfordiagnosis.com/mesh_info.php?term=Poloxamer&lang=4. Acesso em: 31/12/2014.

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hidrofóbica pelos blocos de PPO, formando uma ampla rede polimérica capaz de modular a liberação de fármacos (Yuen et al., 2008).

O mecanismo de mucoadesão do PF-68 é baseado em hidrogéis estímulo- sentitivos no qual o aumento da viscosidade é dado após um estímulo fisiológico que pode ser temperatura, pH, ou força iônica. O aumento da viscosidade pode promover a fixação da formulação e desta forma, os sistemas baseados em tensoativos podem atuar como sistemas estímulo sensitivo promovendo mucoadesão (Andrews et al., 2008; He et al., 2008).