Variáveis do processo de síntese de MIPs

A fim de preparar MIPs com as propriedades desejadas, numerosos estudos foram feitos para investigar os efeitos das variáveis do processo no que tange a capacidade de reconhecimento dos materiais poliméricos, sendo a seleção de reagentes uma etapa crucial no processo de impressão molecular.

2.6.4.1. Template

A estrutura e os grupos funcionais da molécula molde (template) definem as propriedades subsequentes dos locais de ligação. Um template ideal deve satisfazer os seguintes requisitos: i) não deve conter grupos envolvidos na polimerização, já que isso resulta na inserção do template dentro da rede polimérica e, consequentemente, não ocorre formação de sítios de reconhecimento; ii) deve exibir excelente estabilidade química durante a reação de polimerização; iii) deve conter grupos funcionais bem adaptados para interagir com o monômero (CHEN; XU; LI, 2011). Essa interação deve ser forte o suficiente para formar uma mistura de pré-polimerização estável.

61 Além disso, outros critérios como custo, disponibilidade e o tamanho da molécula devem ser avaliados. Os MIPs de moléculas grandes são comprovadamente menos seletivos em virtude da formação de “grandes” sítios específicos, o que permite a entrada de outras moléculas pequenas presentes (PICHON; CHAPUIS-HUGON, 2008).

2.6.4.2. Monômero

A escolha do monômero certo é muito importante, pois determinará tanto a estabilidade do complexo formado antes e durante o processo de polimerização, quanto a capacidade subsequente dos MIPs interagirem seletivamente com a molécula alvo. Para selecionar o melhor monômero são necessários ensaios de tentativa e erro.

Embora existam muitos monômeros comerciais disponíveis (Tabela 2.7), os mais utilizados são o ácido metacrílico (MMA) e 4-vinilpiridina (4-VP). Devido à natureza ácida, o MMA é mais utilizado para interagir com compostos básicos, enquanto que a 4-VP, por possuir caráter básico, é preferencialmente utilizada para compostos ácidos. No entanto, ambos podem ser utilizados para extrair compostos ácidos ou básicos devido a capacidade de estabelecer ligação de hidrogênio, muito embora o MMA seja mais aplicado e, por isso, é denominado monômero "universal" (BELTRAN et al., 2010; CHEN; XU; LI, 2011).

62 Tabela 2.7 Monômeros mais usados no preparo de MIPs (adaptado de TARLEY et al., 2005).

Monômero funcional Nome do monômero Tipo de interação com o template

O

OH

Ácido acrílico Interação iônica e ligação de hidrogênio

O

OH

Ácido meta-acrílico Interação iônica e ligação de hidrogênio

O

OH

Ácido p-vinilbenzóico Interação iônica e ligação de hidrogênio

O NH

S O

O OH

Ácido acrilamidosulfônico Interação iônica

O NH

N R

R

Amino metacrilamida Interação iônica

N _{4-Vinilpiridina}

Interação iônica, ligação de hidrogênio e transferência de carga

N C H2

2-Vinilpiridina Interação iônica, ligação de hidrogênio e transferência de carga

N

NH 4-Vinilimidazole

Interação iônica, ligação de hidrogênio e coordenação com metais

N N 1-Vinilimidazole

Interação iônica, ligação de hidrogênio e coordenação com metais

NH₂

O

Acrilamida Ligação de hidrogênio

Geralmente, as razões molares entre o template e o monômero no processo de síntese também afetam a eficiência de impressão dos MIPs. Baixas razões molares induzem a formação de poucos locais de ligação nos polímeros, e isto se deve ao menor número de complexos monômero - template formados. Por outro lado, elevadas razões molares produzem mais ligações não específicas e, consequentemente, diminuem a seletividade da ligação (CHEN; XU; LI, 2011).

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2.6.4.3. Agente de ligação cruzada

O terceiro componente necessário à síntese de MIPs é o agente de reticulação ou agente de ligação cruzada. Tal composto possui como função controlar a morfologia da matriz polimérica, a qual pode ser macroporosa ou microporosa, e fornecer estabilidade mecânica à matriz do polímero. A escolha do agente de reticulação é também importante para os sítios de ligação de impressão obtidos, uma vez que a capacidade de ligação do polímero aumenta com o grau de reticulação (PICHON; CHAPUIS-HUGON, 2008).

O agente de reticulação é utilizado sempre em excesso, tanto para o template quanto para o monômero. Quando a dosagem de agente de reticulação é pequena os MIPs não mantêm a estrutura das cavidades estáveis devido ao baixo grau de reticulação. Contudo, quantidades muito excessivas de agentes de ligação cruzada irão reduzir o número de sítios de reconhecimento por unidade de massa de MIPs (BELTRAN et al., 2010; CHEN; XU; LI, 2011).

Dentre os agentes de ligação cruzada mais utilizados, o etileno glicol dimetacrilato (EGDMA) tem sido o mais relatado devido à capacidade de formar polímeros termicamente e mecanicamente estáveis. Outros reagentes de ligação cruzada têm sido estudados (Figura 2.13), mas apenas o trimetilpropano trimetacrilato (TRIM) apresenta resultados similares ou melhores que o EGDMA (TARLEY, C. R. T.; SOTOMAYOR, M. D. P. T.; KUBOTA, 2005).

Figura 2.13 Estrutura moleculares de alguns agentes de ligação cruzada empregados na síntese de MIPs (adaptado de PÉREZ-MORAL; MAYES, 2004).

O O

O

O O

Etileno glicol dimetacrilato (EGDMA)

NH O O O N,O-bisacriloíla-L-fenilalaninol NH O NH O N,N'-fenilendiacrilamida O O O O O O

Trimetilpropano trimetacrilato (TRIM)

NH NH

O O

N,N'-metileno-bis-acrilamina

2.6.4.4. Solvente

O solvente deve atuar no sistema de maneira a solubilizar os reagentes da síntese e, ao mesmo tempo, não interferir na formação do complexo monômero-template, já que isso

64 resultaria na formação de poucos sítios de ligação e polímeros pouco seletivos (FIGUEIREDO; DIAS; ARRUDA, 2008).

O solvente é ainda responsável pela criação de poros nos polímeros, sendo por isso, também chamado de "porogênico". Um solvente ideal tende a conduzir a polímeros com estruturas de poros bem desenvolvidos e áreas superficiais específicas elevadas. Já o uso de um solvente não ideal produz polímeros com estruturas de poros pouco seletivos e áreas superficiais específicas baixas (CORMACK; ELORZA, 2004).

Além disso, o solvente também é capaz de influenciar na força de ligação entre monômeros e templates, especialmente em sistema de interação não covalente. Solventes apolares com constante dielétrica baixa, tais como clorofórmio e tolueno, oferecem um meio adequado para estabilização do complexo. Por outro lado, solventes com constante dielétrica maior como a acetonitrila, podem formar polímeros com menor afinidade com analito (TARLEY, C. R. T.; SOTOMAYOR, M. D. P. T.; KUBOTA, 2005).

2.6.4.5. Iniciador Radicalar

A função do iniciador radicalar é criar radicais livres que irão possibilitar o início e a manutenção da reação de polimerização. Contudo, para o início da reação é necessária alguma força motriz externa como elevadas temperaturas ou a incidência de radiação UV. Para determinar qual é o melhor estímulo a ser utilizado deve-se verificar a estabilidade das moléculas que participam da reação (CORMACK; ELORZA, 2004; FIGUEIREDO; DIAS; ARRUDA, 2008). O iniciador radicalar mais aplicado na síntese de MIPs é o 2,2’-azo-bis-iso- butironitrila (AIBN), no entanto existem outros que podem ser utilizados (Figura 2.14) (TARLEY, C. R. T.; SOTOMAYOR, M. D. P. T.; KUBOTA, 2005).

Figura 2.14 Estrutura moleculares de alguns iniciadores radicalares empregados na síntese do MIPs (adaptado de PÉREZ-MORAL; MAYES, 2004).

N CN N NC 2,2'-azo-bis-iso-butironitrila (AIBN) N CN N NC Azo-bisdimetilvaléronitrila (ABDV) N CN N NC O O H OH O

Ácido 4,4'-azo-bis (4-ciano pentaenóico)

OMe MeO O Dimetilacetal de benzila O O O O

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