ESTUDO DA INCORPORAÇÃO DE PARECETAMOL EM
MATRIZES DE ACETATO DE CELULOSE PRODUZIDOS A
PARTIR DA CELULOSE DE CAROÇO DE MANGA
PURIFICADO
Carla da S Meireles1*, Elaine A. Mundim1, João V. V. da Silva1, Michell H. de Bragança1, Alberth C. Alves1, Daniel A.Cerqueira1, Rosana M.N. de Assunção2, Guimes R. Filho1
1
Instituto de Química, Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Campus Santa Mônica , Uberlândia-MG 2Faculdade de Ciências Integradas do Pontal - FACIP,Universidade Federal de Uberlândia - UFU, Campus do Pontal,
Ituiutaba-MG *carla.s.meireles@gmail.com
O caroço de manga é uma interessante alternativa para a obtenção de celulose e produção de importantes derivados . Um importante derivado é o acetato de celulose que pode ser utilizado, dentre outros, como matriz para incorporação de fármacos e posterios liberação controlada. O caroço é constituído de componentes como celulose, hemicelulose e lignina. Este último componente, no entanto, confere rigidez às fibras, o que dificulta algumas reações de derivatização. No presente trabalho, foi estudada a purificação do caroço de manga previamente à síntese de acetato de celulose, o qual foi utilizado na produção de matrizes para incorporação de paracetamol. A purificação foi acompanhada pela extração da lignina por determinação de lignina Klason e análises de espectros de Infravermelho com Transformada de Fourrier (FTIR) com atribuição das principais bandas relacionadas à lignina e a incorporação por FTIR.
Palavras-chave: caroço de manga, celulose, lignina ,acetato de celulose, paracetamol
Study of paracetamol incorporation in cellulose acetate matrices produced from purified mango seed cellulose Mango seed is na interesting alternative for obtaining cellulose and production of its derivatives, such as cellulose acetate, an important derivative that can be utilized for example as matrices for drug incorporation and then for controlled drug release. Mango seed is composed of cellulose, hemicelluloses and lignin. The latter, stiffen the fibers, what brings difficulty to some produce some derivatives. In the present work, it was studied the purification of mango seed previously to the synthesis of cellulose acetate, which was used in the production of matrices for paracetamol incorporation. The purification was evaluated according to the lignin extraction through the determination of Klason lignin content and Fourier Transformed Infrared (FTIR) spectroscopy according to the main attribution bands of lignin. Drug incorporation was evaluated by FTIR.
Keywords: Mango seed, cellulose, lignin , cellulose acetate, paracetamol
Introdução
A produção de derivados celulósicos a partir da celulose extraída de resíduos agroindustriais tem sido explorada pelo Grupo de Reciclagem de Polímeros da Universidade Federal de Uberlândia na produção de derivados celulósicos [1-4]. Recentemente o grupo iniciou estudos utilizando o caroço de manga como matéria-prima. O caroço de manga é uma alternativa interessante como fonte de celulose devido ao crescimento das atividades do setor de fruticultura. O país é, hoje, o terceiro maior produtor mundial de frutas, com uma área cultivada de cerca de 2,8 milhões de hectares e uma produção de 43 milhões de toneladas anuais de frutas, capaz de abastecer o mercado interno com 21 milhões de toneladas e exportar o restante. Assim, destacamos que na região do Triângulo Mineiro somente em Araguari, em uma empresa do setor de fruticultura, são produzidos
1.300 ton /ano de caroço de manga. Neste sentido, buscamos uma alternativa para uso deste resíduo uma vez que na literatura a maior parte dos trabalhos relacionados à manga é, por exemplo, sobre a qualidade e caracterização das polpas [5] ou emprego do amido presente na semente da manga para a produção de glicose[6]. Um importante derivado é o acetato de celulose que pode ser utilizado, dentre outros, como matriz para incorporação de fármacos e posterior liberação controlada. O caroço é constituído de componentes como celulose, hemicelulose e lignina .No entanto, a lignina presente nas fibras é uma substância química que confere rigidez à parede celular e age como um agente permanente de ligação entre as células. A lignina gera uma estrutura resistente ao impacto, compressão e dobra o que dificulta a obtenção de um material homogêneo para a produção das membranas alterando assim propriedades de fluxo através das mesmas.. No presente trabalho foi realizado um estudo de purificação para extração da lignina e utilização deste material purificado para a produção de matrizes de acetato de celulose para a incorporação de paracetamol. O processo foi acompanhado pela determinação de lignina Klason e por Infravermelho com Transformada de Fourrier (FTIR) e a incorporação foi realizada pela técnica de evaporação de solvente. A incorporação foi acompanhada por FTIR.
Experimental
Purificação
Todas as amostras de caroço de manga (mangifera indica L) da qualidade Ubá foram trituradas e lavadas com água.
Procedimento 1: O material foi tratado em NaOH 1 mol L-1 por 24 horas ( 20 mL para cada grama de material seco). Após este período o material foi lavado com água e seco a 105º C por 3 horas Procedimento 2: Procedimento 1 seguido de refluxo numa mistura etanol/ácido nítrico (80/20 v/v) a qual era trocada a cada hora por um período de 3 horas e após período o material foi lavado com água para retirada do excesso de ácido.
Procedimento 3: Procedimento 1 seguido da mesma metodologia do procedimento 2 porém a cada troca da mistura de reagentes etanol/ácido nítrico o material foi lavado com água até que o filtrado ficasse com uma coloração bem clara e ao final de 3 horas foi lavado com água até a retirada do excesso de ácido.
Procedimento 4: Procedimento 1 e 3, em seguida o material ainda úmido foi colocado novamente em uma solução de NaOH 1 mol L-1 por 24 horas e novamente lavado com água para retirada do
Determinação de lignina Klason
O material bruto e o resultante de todas as etapas foram caracterizados quanto ao teor de lignina Klason de acordo com o seguinte procedimento: 1,000 g de caroço de manga moído, foram transferidos para um balão onde foram adicionados 30,00 mL de ácido sulfúrico (72%), lentamente e sob agitação. A amostra foi então mantida durante 2 horas em um banho à temperatura ambiente (25 ºC) sob agitação. Ao conteúdo do balão foram então adicionados 560,00 mL de água destilada, para diluir a solução do ácido a 3%. O sistema foi colocado sob refluxo a uma temperatura de 100 ºC, e após 4 horas foi deixado em repouso para a sedimentação do material insolúvel. Este material foi filtrado em funil de placa porosa, previamente tarado, e lavado com 500,00 mL de água destilada quente. Em seguida, foi seco em estufa a 105 ºC, por 12 horas, e pesado para quantificação do resíduo insolúvel e determinação da lignina Klason.
Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR)
Os espectros de infravermelho foram registrados em um equipamento Shimadzu IR Prestige 21. As amostras foram misturadas com KBr em uma proporção de 1:100 (m/m) e prensadas para a produção de uma pastilha. Os experimentos foram realizados com 28 varreduras e resolução de 4 cm-1.
Produção do acetato de celulose
O acetato de celulose foi produzido segundo metodologia descrita em Daniel et al 2008,2009 [7,8] a partir da celulose obtida do procedimento de purificação com menor quantidade de lignina
Incorporação de paracetamol
0,04 g de Paracetamol foram dissolvidos em 2,0 mL de acetona. Esta solução foi adicionada lentamente gota a gota sobre uma solução de 0,20 g de triacetato de celulose em 20 mL de diclorometano. Esta solução foi adicionada lentamente sob vigorosa agitação a 250,0 mL de solução aquosa 5,0 % de álcool polivinílico (PVA), previamente preparado. Após a emulsificação, a solução foi submetida mantida em repouso até a total evaporação do diclorometano e a precipitação de glóbulos de finas partículas fármaco/polímero.
Resultados e Discussão
A tabela 1 mostra a quantidade de lignina Klason determinada para os materiais em cada etapa do estudo de purificação.
Tabela 1 – % Lignina Klason determinada em cada etapa de purificação
Material % Lignina Klason
Bruto 41,83 ± 0,18
Procedimento 1 41,84 ± 0,21
Procedimento 2 25,98 ± 0,32
Procedimento 3 10,83 ± 0,20
Procedimento 4 0,08 ± 0,07
Os resultados mostraram que houve uma diminuição significativa do conteúdo de lignina Klason (solúvel em ácido) nos procedimentos 2, 3 e 4 de purificação sendo que o procedimento 4, o qual é finalizado com o tratamento em NaOH 1 mol L-1, fornece a melhor condição para purificação do caroço de manga e uso posterior na produção de derivados uma vez que ao final desta etapa o teor de lignina é cerca de 0,08%.
A purificação foi também acompanhada por FTIR e a Figura 1 mostra os espectros de FTIR para os materiais em cada procedimento.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 A b s o rb â n c ia [ U .A ] Número de onda [cm-1] Caroço Bruto Procedimento 1 Procedimento 2 Procedimento 3 Procedimento 4 1 5 1 2 1 2 5 0 1 7 2 5
também redução na intensidade das bandas em 1512 cm_1 (vibração de anéis aromáticos de fenilpropanos) 1250 cm_1 (ligações aril-alquil éter) [9]. Neste sentido os espectros corroboram os dados de determinação de lignina Klason em que no procedimento 4 está a melhor sequência para a purificação do material obtendo-se um baixo teor de lignina.
O acetato de celulose produzido a partir deste material possui um grau de substituição (GS) de 2.65 ± 0,07 o que caracteriza o material como um triacetato de celulose. Um bom solvente para o triacetato de celulose é o diclorometano. Entretanto o fármaco estudado, paracetamol tem baixa solubilidade em água. A diferença de solubilidade do polímero e do fármaco em diclorometano foi o fator determinante na escolha do método de evaporação de solvente para incorporação. Neste sistema foi preparada uma emulsão, da solução de paracetamol em acetona e uma solução do triacetato de celulose em diclorometano. Esta emulsão foi posteriormente adicionada a uma fase aquosa, de PVA 5%, continua sob agitação, preparação da segunda emulsão. Os espectros de FTIR para o material puro e carregado com paracetamol é mostrado na figura 2 abaixo:
4000 3000 2000 1000 T ra n s m it â n c ia % número de onda [cm-1] partícula TAC/paracetamol partícula TAC TAC
Figura 2- Espectro na região do infravermelho para o TAC , partícula TAC e partícula TAC/paracetamol.
A modificação do perfil da banda na região de 4000 a 3000 cm-1,atribuída ao estiramento da ligação O – H, pode estar relacionada a incorporação do fármaco e ser atribuída ao processamento do material na forma de partículas já que o espectro da partícula TAC e TAC/paracetamol, nesta região, apresentam basicamente o mesmo perfil. A figura 3 mostra a região de 1000 a 400 cm-1.
1000 900 800 700 600 500 400 40 50 60 T ra s m it â n c ia % número de onda [cm-1] partícula TAC/paracetamol partícula TAC TAC
Figura 3- Espectro na região do infravermelho para o TAC , partícula TAC e partícula TAC/paracetamol, na região de 400 e 1000 cm-1
Observa-se um ombro em aproximadamente 870 cm-1,que diminui de intensidade na partícula TAC/paracetamol e praticamente desaparece ou fica impedida com a incorporação do paracetamol.
Conclusões
Os resultados mostraram que o procedimento 4, em que o material é tratado em solução de NaOH 1 mol L-1 por 24 horas, colocado em refluxo onde a cada troca de reagente o material é lavado e depois de 3 horas é novamente colocado em uma solução de NaOH 1 mol L-1 , apresenta o melhor resultado para a retirada total da lignina o que garante uma acetilação mais eficiente das cadeias de celulose. A partir deste material foi possível produzir uma matriz de acetato de celulose para a incorporação do fármaco paracetamol. Estudos posteriores permitirão uma melhor caracterização das partículas por exemplo quanto a seu tamanho e porcentagem de fármaco incorporado.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq projeto Casadinho UFU/UFG/UFMS (620181/2006-0), a CAPES pelo acesso ao “Portal Periódicos”,. Agradecem à FAPEMIG pelo auxílio financeiro. Cerqueira e Meireles agradecem à CAPES pelas bolsas de Doutorado, Mundim agradece à FAPEMIG pelas
ref. 3119/06 e Cerqueira agradece à CAPES pela bolsa Sandwich/Coimbra-Portugal BEX0368/07-5.
Referências Bibliográficas
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