INFLUÊNCIA DA CONCENTRAÇÃO DE AGENTE RETICULANTE NA MIGRAÇÃO DE CORANTES EM HIDROGÉIS DE PVA
L. C. Pittol*, P. Cofferri, A. P. G. de Almeida, M.V.G. Zimmermann, R.M.C.
Santana1
1- Laboratório de Materiais Poliméricos (LaPol) - Departamento de Engenharia de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS. Avenida Bento Gonçalves,
9500, Bairro Agronomia, setor IV prédio 43426 E-mail para contato: le.pittol@gmail.com 2- Instituto Senai de Inovação em Engenharia de Polímeros (ISI Polímeros)
RESUMO
A reticulação influencia nas propriedades de absorção e na migração de substâncias incorporadas durante a síntese de hidrogéis. Portanto, o objetivo deste trabalho é avaliar a influência do teor de ácido cítrico (AC) (agente reticulante) na migração de corantes presentes na rede de hidrogéis de poli(vinil álcool)(PVA), a fim de simular a liberação controlada de substâncias em meio aquoso. Para isto, foram desenvolvidos hidrogéis com 4%wt de PVA e teor de AC variando de 0,4 a 2%wt, utilizando ácido clorídrico como catalisador e incorporação de corante. Após secagem, amostras foram imersas em água destilada e deionizada e alíquotas da solução foram analisadas, por um período de 6 horas, de hora em hora, e após 24h de imersão, em espectrofotômetro UV/visível. Os resultados mostraram que o aumento de teor de AC aumenta os tempos de retenção do corante e que há um ponto máximo de liberação que, após, este é reabsorvido.
INTRODUÇÃO
Atualmente, diversos estudos na área de materiais para usos farmacêuticos e biomédicos vêm sendo realizados a fim de otimizar as propriedades requeridas, facilitar a administração de fármacos e melhorar o seu controle. Uma área bastante importante dentre esses estudos é a da modificação dos sistemas de liberação controlada para condicionar a velocidade de liberação (1).
Diversos são os materiais que podem ser utilizados nesse tipo de sistema, e os sistemas com matriz de polímeros hidrofílicos ganham espaço pelo seu fácil processamento e baixo custo associado, sustentando-se como um dos métodos mais eficazes. As matrizes de polímeros hidrofílicos que atuam como veículos encapsuladores de fármacos são chamados de hidrogéis.
Os hidrogéis são uma classe de polímeros reticulados que, devido à sua natureza hidrofílica, são capazes de absorver grandes quantidades de água ou outros fluidos sem perder a sua forma, até obter um equilíbrio físico-químico. Essa reticulação pode ser obtida através de métodos químicos ou físicos, e é o que garante a insolubilidade do material, uma vez que a matriz hidrofílica que propicia o intumescimento na presença de fluidos aquosos é solúvel em água. A sua estrutura pode ser projetada para uma aplicação específica, dependendo dos materiais e técnicas de processamento empregadas (2,3).
O poli(vinil álcool) (PVA) é um polímero sintético que vem sendo utilizado no campo biomédico pela sua compatibilidade com tecidos vivos. Quando reticulado, ele pode reter grande quantidade de água, o que lhe confere a habilidade de simular o tecido natural, tornado-se compatível com o organismo humano. Para compreender o perfil de liberação de fármacos nessas matrizes de PVA reticuladas, é necessário o estudo da difusão dos compostos através da estrutura do hidrogel (4).
possibilitando então, a difusão do soluto das regiões inchadas para o meio externo (4).
A absorção de água, bem como o perfil de liberação, depende de vários fatores, como parâmetros de rede, tipo dos reagentes e técnicas de secagem. O fator mais importante é a densidade de reticulação, que é determinada pela concentração do agente reticulante utilizado (3).
Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o perfil de liberação controlada de corantes adicionados durante a síntese de hidrogéis contendo 4%wt de PVA, utilizando diferentes teores de ácido cítrico (AC) como agente reticulante e solução de HCl como catalisador, através de medidas de absorção no espectrofotômetro UV/visível, a fim de simular a difusão de compostos bioativos em hidrogéis de matrizes poliméricas hidrofílicas.
MATERIAIS E MÉTODOS
Para o desenvolvimento experimental do trabalho os materiais foram utilizados PVA (Mw 104500g/mol) e ácido cítrico anidro fornecidos pela NEON, solução de ácido
clorídrico (HCl) 1M e corante alimentício comercial vermelho.
Preparo da solução de PVA
A solução de PVA foi preparada na concentração de 5%wt de PVA em água destilada e deionizada. O PVA foi adicionado lentamente, sob agitação magnética, em um bécker contendo água à temperatura ambiente. Em seguida, o béquer foi aquecido (temperatura 80±5°C) até total dissolução. Após resfriamento, foi adicionado água para compensação do solvente evaporado. A Figura 1 representa o processo realizado para o preparo da solução.
Síntese dos hidrogéis - reticulação com ácido cítrico
Hidrogéis contendo 4%wt de PVA e diferentes concentrações de ácido cítrico (0,4, 1,2 e 2%wt) foram preparados em erlenmeyers, sob aquecimento e agitação magnética. Para realizar a mistura, primeiramente foi incorporado um volume fixo de corante em todas as amostras contendo 40g da solução de PVA previamente preparada. Após a homogeneização do corante na solução, diferentes quantidades de AC (que foram previamente dissolvidas em água destilada e deionizada) foram adicionadas juntamente a 0,75 mL de solução de HCl 1M (a quantidade de catalisador necessária foi estudada experimentalmente). As amostras foram submetidas a aquecimento de 85± 5°C por 15 minutos sob agitação de 500 rpm, aproximadamente. Após resfriamento, as soluções foram vertidas em placas de Petri de PS e colocadas em estufa a 60°C por 16 horas para secagem. Após serem retiradas da estufa, as amostras foram acondicionadas em dessecador até serem analisadas. A Figura 2 exemplifica o processo de síntese dos hidrogéis.
Figura 2: Representação da preparação dos hidrogéis coloridos.
Análise em espectrofotômetro UV/visível
de quartzo de 1,0 cm de caminho óptico. Para a curva de calibração, foram preparadas 9 soluções com diferentes concentrações de corante.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Padronização do método de análise no UV/visível
A Figura 3 apresenta o perfil espectrométrico no UV/visível do corante na faixa de comprimento de onda de 190 a 650 nm. Essa análise mostra que o máximo de absorção da amostra ocorre em 525 nm. Ela é importante para selecionar o comprimento de onda adequado para conduzir as análises de liberação controlada.
Figura 3: Espectro de absorbância da amostra de corante puro na faixa de 650 a 190 nm.
A linearidade entre as absorbâncias e concentrações conhecidas foi determinada a partir da construção de uma curva de calibração, que pode ser visualizada na Figura 4.
Perfil de Liberação
O perfil de liberação dos hidrogéis foi estudado através da análise de absorbância das alíquotas de solução onde as amostras se encontravam imersas. A Figura 5 mostra as alíquotas retiradas da amostra com 2%wt AC antes e após uma e cinco horas da imersão. É visível, pela mudança na coloração, que a liberação do corante está ocorrendo.
Figura 5: Imagens dealíquotas da solução onde as amostras estavam imersas após 0, 1 e 5h.
Na Figura 6 está apresentado o perfil da absorbância no UV/visível, no pico de 525 nm, das amostras de hidrogel de PVA com diferentes teores de AC. As curvas evidenciam que as amostras obtiveram um perfil de liberação semelhante, saturando a liberação entre 5 e 6 horas.
Figura 6: Perfil de liberação das amostras ao longo do tempo de imersão.
maior a reticulação associada e, pelo o que a análise experimental indicou, mais tempo a substância fica retida na amostra.
Também foi evidenciado que a liberação ocorre até um determinado ponto e, a partir daí o corante passa a ser reabsorvido pelo hidrogel, deixando o meio aquoso menos concentrado. Esse efeito pode ser observado devido à limitação da técnica, pois, sendo um sistema fechado, não permite que a substância interaja com outros meios possibilitando a reabsorção da substância pelo material. A Tabela 1 traz as concentrações relativas das amostras tendo como base a amostra menos reticulada (0,4%wt de AC).
Tabela 1: Concentrações relativas do corante liberado nas amostras tendo como base a amostra menos reticulada.
0,4%Wt 1,2%Wt 2%Wt tempo (h) absorção concentração relativa tempo (h) absorção concentração relativa tempo (h) absorção concentração relativa 1 0,031 1 1 0,030 0,98 1 0,030 0,98 2 0,048 1 2 0,046 0,95 2 0,043 0,90 3 0,055 1 3 0,056 1,02 3 0,051 0,93 4 0,064 1 4 0,061 0,95 4 0,052 0,81 5 0,068 1 5 0,062 0,90 5 0,054 0,79 6 0,056 1 6 0,063 1,13 6 0,051 0,91 24 0,057 1 24 0,052 0,91 24 0,046 0,81 CONCLUSÃO
A partir do resultado de absorção no UV/visível, ficou evidenciado que:
• o perfil de absorção do corante segue uma tendência linear com a variação da concentração;
• o nível de reticulação tem influência direta no perfil de liberação de substâncias incorporadas nos hidrogéis durante a síntese;
• a liberação das substâncias também possui dependência direta com o tempo de imersão;
AGRADECIMENTOS
As autoras agradecem o Laboratório de Materiais Poliméricos (LAPOL) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), à CAPES pelo suporte financeiro e ao Laboratório de corrosão, proteção e reciclagem de materiais (LACOR) por disponibilizar o Espectrofotômetro UV/vis e aos pesquisadores deste pela ajuda na análise.
REFERÊNCIAS
1. LOPES, C. M.; LOBO, J. M. S.; COSTA, P., Formas farmacêuticas de liberação modificada: polímeros hidrifílicos. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, v.41, n. 2, p. 143-154, 2005.
2. Hydrogels, biological properties and applications, Rolando Barbucci, Springer, 2009, Itália.
3. Biomedical applications of hydrogels handbook, springer, Raphel M. Ottenbrite, Kinam Park, Teruo Okano, 2010, london.
4. FERREIRA, B. M. Hidrogéis De Poli(Álcool Vinílico): Efeito Da Densidade De Reticulação E Da Natureza Química Do Reticulante Sobre A Liberação Controlada De Compostos Iônicos.1997, 78p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química, Faculdade de Engenharia Química, UNICAMP, CAMPINAS/SP.
CROSSLINK AGENTE CONCENTRATION INFLUENCE IN THE MIGRATION OF COLORS IN PVA HYDROGELS
ABSTRACT
using hydrochloric acid as catalyst and dye incorporation, were prepared. After drying, samples were immersed in distilled and deionized water and aliquots of solutions were analyzed for a period of 6 hours of immersion hourly and after 24 hours, in UV/visible spectrophotometer. The results showed that the increase in AC content increases the retention times of the dye and that there is a maximum release point, which afterward is reabsorbed.
