Finalmente, medem-se as frações radiação incidente/radiação espalhada para soluções de diversas concentrações do polímero e coloca-se em gráfico lo/IJKp vs p, obtendo-se o valor de 1/M através do coeficiente linear da curva obtida.
l o / I e K p
Este método requer que o tamanho das moléculas do polímero seja maior que o comprimento de onda da radiação. Além disto, a expressão teórica citada é válida para um volume unitário da solução do polímero. Na prática, usa-se um volume preciso qualquer e divide-se a fração lo/Ie por este valor. Um cuidado muito importante a ser tomado é assegurar ausência de partículas em suspensão, como seria o caso de poeira.
A vantagem deste método sobre a cromatografia de permeação em gel é de dispensar padrões de massa molar. Um tratamento mais complexo^^ permite obter, mais que a massa molar média, a distribuição das massas molares, tal como a cromatografia.
Grau de acetilação de quitina/quitosana. Se dissolvermos quitosana em solução
aquosa de ácido forte, haverá no meio duas espécies ácidas: os grupos amino protonados da matriz polimérica (ISIHs^) e os hidroxônios (HsO^. Assim, se titularmos o sistema com uma solução de NaOH, perceberemos duas inflexões na curva pH vs volume de titulante, a primeira associada à neutralização dos hidroxônios e a segunda, aos grupos NHs^. A diferença dos volumes de titulante entre as inflexões é proporcional á quantidade de matéria de grupos NH2 presentes, e, portanto, ao grau de desacetilação do polímero. O grau de acetilação varia
56. M aille, M .J.; Hester, R.D.- Wata^ Solubles Polymers, cap. 18. Edhado por Shalaby, W.; Shalaby, C.; Me Comick, L.; Butler. G.B. ACS Synposium Series 467, 1991.
de 0 a 1, sendo usual sua apresentação multiplicado por 100, na linguagem percentual. A curva de titulação abaixo, e sua primeira derivada demonstram as idéias aqui apresentadas.
pH
dpHMV
2 0-
M assa do polimero = 8,6 mg Vol. HCl 0,085 mol/L= 1,6 Vol. água aprox. 20 mL
—I—
0.S00 1.000 1.SCH3 2.000 2.500 volume de NaOH 0.08492 mol/L
1,702 mL
1,266 mL
0.000 2.000
V NaOH 0.0Ô492 mol/L (mL)
Figura 26. Curvas de Titulação para solução aquosa de quitosana protonada por HCl.
A expressão para o cálculo pode ser obtida pelo seguinte desenvolvimento. Vamos considerar que m miligramas de polímero tenham sido dissolvidos em excesso de ácido forte e titulados por NaOH C mol L ', de forma tal que os máximos da curva derivada tenham sido obtidos a volumes, em mL, Vi e V2, respectivamente associados às saídas dos dois prótons.
Como a estequiometria molar NHs^ ; H 0 ‘ é 1 ; 1, a quantidade de matéria de grupos amino protonados é
a = (V2 - Vi)C mmol
Consideremos que a quitosana 100% desacetilada tem 161 mg.mmol''. Então, a massa, em mg, de monômeros desacetilados será 161a.
O grau de desacetilação estabelecido em % m/m, será obtido pela expressão
% de desacetilação = ■ 161 a
Este método, desenvolvido por Broussignac, em 1970” , foi criticado por fornecer resultados ligeiramente mais baixos que o real, possivelmente porque seja difícil a retirada dos últimos prótons da matriz polimérica, ao longo do tempo em que se faz uma titulação. Outros métodos aparecem na literatura, baseados em: a) espectroscopia no infi-avermelho, explorando a banda correspondente à C=0 amídica^* reação com excesso de salicilaldeído, seguida da determinação espectroscópica deste excesso de aldeído’^ e espectroscopia no ultravioleta, usando a primeira derivada do espectro com caiibração via N-acetilglicosamina®“.
Por serem ferramentas de acesso mais restrito que as citadas acima, a ressonância magnética nuclear e a análise termogravimétrica são pouco usadas e não estão aqui discutidas, mas, dependendo da fínalidade do estudo, elas desempenham papel decisivo. Por exemplo, os estudos sobre possíveis ligações de hidrogênio na matriz polimérica foram realizados por RMN de prótons^“* e estudos de energia de hidratação ou estabilidade térmica do polímero e
seus derivados, por calorimetria de varredura diferencial^^
14. Muzzarelli, R.A.A.; Jeniaux,C.; Gooday,G.W.(ed) - Chitin in Nature and Technology. Plenum Press. New York, 1986. Página 343. 36. Fávere, V.T.- Adsorção de irais Cu U, Cd II, Ni U, Pb U, e Zn II pelo Biopolímero Quitina, Quitosana e pelas Quitosanas
Modificadas. Tese de doutoramento. Depto. de Química, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 1994. 57. Broussigpac, J.- Chimie Industriei et Gènerel 99:9 (1970) 1241.
58. Domszy, J.G.; Roberts, A.F.- Makromolecular Chemistry 186 (1985) 1671.
59. Moore, O.K.; Roberts, G.A.F.- International Journal o f Biological Macromolecules 2 (1980) 115.
1.3- Biossensores
Biossensores são dispositivos destinados à detecção de espécies químicas e se caracterizam por um sensor ao qual se acopla uma camada de enzima ou outros componentes biológicos que contenham enzimas, antígenos ou anticorpos: tecidos, células, organelas etc®\ Os biossensores, de acordo com o sensor empregado, podem ser eletroquímicos, óticos e gravimétricos, sendo os eletroquímicos (potenciométricos, condutimétricos ou, principalmente, amperométricos) os mais produzidos. A Figura 27 resume estas idéias^\
Poteiicioniétrico A it^erom étrico - Condutimétrico
Figura 27. Biossensores: produção e transdução do sinal analítico.
O primeiro biossensor foi produzido por Clark em 1962, e utilizava um sensor amperométrico®\ Um eletrodo de platina polarizado á 0,6V era assim preparado para a detecção de H2O2 proveniente da reação de oxidação de glicose, catalisada por glicose
oxidase. Esta enzima estava imobilizada na ponta do sensor entre duas membranas poliméricas de permeabilidade seletiva: uma de policarbonato e outra de acetato de celulose. Além de
suporte de imobilização enzimática, as membranas serviam para limitar o acesso de interferentes ao eletrodo (Figura 28). A corrente gerada era limitada pelo gradiente de concentração de peróxido de hidrogênio, indiretamente ligado à concentração de glicose.
Ano do de platina
Corpo do sensor
Acetato de celulose Glicose oxidase
Poli carbonato
Figura 28. Biossensor de Clark (1962). A glicose permeava a membrana de policarbonato e era oxidada por oxigênio com mediação da enzima glicose oxidase, produzindo H2O2.. O
peróxido de hidrogênio atravessava a membrana de acetato de celulose, sendo oxidado no anodo a oxigênio.
O desempenho deste biossensor foi tal que originou o primeiro medidor amperométrico de glicose, comercializado pela firma americana Yellow Springs Instruments Company a partir de 1974. O processo eletroquímico é mostrado abaixo.
Glicose- O 2, Glicose oxidase ácido glicônico + H2O2 / / /Eletrodo a +0 ,6 V / /
A estrutura básica deste biossensor enzimático é seguida por todos os outros. A tabela 2 ilustra alguns exemplos.
Tabela 2. Biossensores Eletroquímicos
A N A U T O ENZIMA MÉTODO DE
IMOBILIZAÇÃO DA