Produção de microesferas de quitosana para fins farmacêuticos / Production of chitosan microspheres for pharmaceutical purposes

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761

Produção de microesferas de quitosana para fins farmacêuticos

Production of chitosan microspheres for pharmaceutical purposes

DOI:10.34117/bjdv6n8-129

Recebimento dos originais: 12/07/2020 Aceitação para publicação: 12/08/2020

Vitória Cibely Silveira Penha

Mestranda em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte Instituição: Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN

Endereço: Campus Universitário Lagoa Nova, CEP 59078-970, Natal/RN - Brasil E-mail: vitoria.vcsp@gmail.com

Yedna Maria de Oliveira Silva

Graduanda em Engenharia Química pela Universidade Federal Rural do Semi-Árido Instituição: Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA

Endereço: Rua Francisco Mota Bairro, 572 - Presidente Costa e Silva, CEP 59625-900, Mossoró - RN, Brasil

E-mail: yedna_oliveira@hotmail.com

Guymmann Clay da Silva

Doutora em Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Instituição: Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA

Endereço: Avenida Universitária “Leto Fernandes”, Sítio Esperança II, CEP 59780-000, Caraúbas/RN - Brasil

E-mail: guymmann@ufersa.edu.br

Marcelo Batista de Queiroz

Doutor em Engenharia Química pela Universidade Federal de Campina Grande. Instituição: Universidade Federal Rural do Semi-Árido - UFERSA

Endereço: Avenida Universitária “Leto Fernandes”, Sítio Esperança II, CEP 59780-000, Caraúbas/RN - Brasil

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RESUMO

Por ser um biopolímero natural, atóxico, biodegradável e biocompatível, a quitosana possui grande utilização nas áreas biomédica e médica em geral. Devido a isso, nesse trabalho busca-se implementar ainda mais a utilização desse polímero, estendendo o seu uso para a adsorção de fármacos. Para isso, foram feitas microesferas desse material e analisou-se suas características para que fosse avaliado seu comportamento com o objetivo de visar posterior adsorção de fármacos em geral, já que a quitosana possui propriedade de liberação controlada dos mesmos. Utilizou-se a quitosana comercial, a qual foi caracterizada quanto a sua massa molar e seu grau de desacetilação pelas técnicas de viscosimetria capilar e titulação condutimétrica, respectivamente, bem como seu o teor de sólidos. Após a produção das microesferas as mesmas tiveram suas características analisadas, como o teor de sólidos, granulometria, o grau de intumescimento e o grau de degradação. De um modo geral, após analisar os resultados é possível afirmar que a quitosana é de fato um material muito promissor na adsorção de fármacos, pois as microesferas obtiveram um teor de sólidos próximo ao da quitosana comercial, que se mostrou dentro dos padrões, um baixo grau de intumescimento que confere estabilidade a estrutura da quitosana, um grau de degradação satisfatório, mostrando a biodegradabilidade desse material e uma granulometria heterogênea.

Palavras-chave: Polímero, Biopolímero, Quitosana, Microesferas, Fármaco.

ABSTRACT

Being a natural biopolymer, non-toxic, biodegradable and biocompatible, chitosan has great use in the biomedical and medical areas in general. Due to this, in this paper it is sought to implement the use of this polymer even further, extending its use for the adsorption of drugs, for this, microspheres of this material were made and its characteristics were analyzed so that its behavior was evaluated with the objective of aiming at subsequent adsorption of drugs in general, since chitosan has a controlled release property. It was used the commercial chitosan, which was characterized by its molar mass and its degree of deacetylation by capillary viscosimetry techniques and conductimetric titration, respectively, it was also analyzed the solids content of chitosan, after the production of the microspheres, the same ones had its characteristics analyzed, such as the solids content, grain size, degree of swelling and degree of degradation. In general, after analyzing the results, it is possible to affirm that chitosan is a very promising material in adsorption of drugs, because the microspheres obtained a solids content close to commercial chitosan, which was within the standards, a low degree of swelling that gives stability to chitosan structure, a satisfactory degree of degradation, showing the biodegradability of this material and a heterogeneous granulometry.

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1 INTRODUÇÃO

A ação biológica produzida por um medicamento não é simplesmente função da atividade intrínseca do fármaco que ele veicula (PRISTA, et al, 1996, apud CARONI, 2009). A duração da atividade dos medicamentos é bastante variada, sendo, em geral, de alguns minutos a horas (VOIGHT e BORNSCHEIN, 1982, apud CARONI, 2009). Nas formas farmacêuticas convencionais, ou sistemas de liberação imediata, o sistema farmacêutico serve apenas de suporte para a substância ativa, pouco interferindo nas características de liberação do mesmo. Ao ser utilizado, a maioria do conteúdo do fármaco é liberado e o efeito terapêutico se manifesta mais ou menos rapidamente (ANSEL, et al, 2000, apud CARONI, 2009).

Após atingir o máximo de concentração de fármaco no sangue, o efeito terapêutico começa a diminuir. Para assegurar esse efeito, cada nova dose deve ser administrada enquanto o nível sanguíneo do fármaco ainda se encontra acima do limite mínimo necessário para que haja efeito terapêutico. Se os intervalos de tempo forem extremamente curtos, cada concentração máxima é mais elevada, podendo atingir o nível tóxico. Ao contrário, se a doses individuais forem excessivamente espaçadas, então o problema adquire o aspecto inverso e ao fim de pouco tempo as concentrações mínimas são insuficientes para conseguir manter o nível terapêutico aceitável (VOIGHT e BORNSCHEIN, 1982, apud CARONI, 2009).

O objetivo é estabelecer um plano de tratamento que não provoque o fenômeno de intoxicação, e a dose mínima não se reduza a valores que façam com que o doente fique privado por um certo tempo da ação efetiva do fármaco (VOIGHT e BORNSCHEIN, 1982, apud CARONI, 2009).

Como consequência, existe um interesse na obtenção de formas farmacêuticas ou sistemas de liberação modificada, que possam introduzir o fármaco no organismo em um tempo determinado, eliminando ou reduzindo as oscilações nas concentrações plasmáticas tão comuns quando se utiliza um sistema farmacêutico convencional, mantendo a concentração do fármaco dentro da faixa terapêutica, reduzindo as reações adversas e, assim, aumentando a aceitação do paciente ao tratamento (VOIGHT e BORNSCHEIN, 1982, apud CARONI, 2009).

A melhoria no desenvolvimento de sistemas de liberação modificada depende estritamente da seleção de um agente apropriado capaz de controlar a liberação do fármaco, manter a ação terapêutica ao longo do tempo e/ou de liberar o fármaco em um determinado tecido ou órgão alvo. Dentro das opções, os polímeros são agentes versáteis e promissores para exercer tal função (LOPES, et al, 2005, apud CARONI, 2009).

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Pode-se dizer que é notável que os polímeros atualmente estejam presentes na grande maioria dos setores industriais, pois os mesmos possuem propriedades intrínsecas de sua origem que os tornam indispensáveis nos dias de hoje. Os polímeros são macromoléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser de origem natural ou de origem sintética, onde sua molécula é composta a partir da repetição de unidades estruturais simples da mesma (AKCELRUD, 2007).

Os polímeros estão presentes em várias, senão todas, as áreas da indústria, desde a fabricação de plásticos, de embalagens, de utensílios domésticos, de eletrodomésticos, de lentes de contato, de próteses para membros, de automóveis, na indústria de brinquedos, produção de embalagens para frutas, vegetais, óleos, sucos de frutas, detergentes, produtos cosméticos e em mais uma infinidade de setores e produtos que estão presentes no dia-a-dia de todos (MORASSI, 2013).

Dentre uma infinidade de tipos de polímeros encontra-se a quitosana, um polímero natural, não tóxico, biodegradável e produzido a partir de fontes naturais. A quitosana possui uma vasta aplicação no mercado, tais como: tendo sua maior aplicação na indústria biomédica, porém outras áreas também fazem grande uso desse polímero, algumas delas são, a agricultura, o tratamento de água, a indústria alimentícia, a indústria de cosméticos com destaque para a indústria farmacêutica e a indústria biofarmacêutica (AZEVEDO, et al, 2007).

Por ser um polímero natural, cada dia mais se vem optando por utilizar a quitosana em vários ramos, além disso, a mesma tem um grande potencial para realização de muitos estudos e de investimentos nas áreas médicas e industriais. Na indústria farmacêutica não é diferente, a quitosana possui propriedades as quais a permite ser amplamente utilizada nessa indústria, tanto sozinha, quanto associada a fármacos, pois a mesma não causa efeitos colaterais ao corpo humano devido ser biocompatível e não tóxica, esse é o seu diferencial (PIRES, et al, 2015).

Diante disso, o uso de microesferas associadas a fármacos poderiam levar a uma ainda mais ampla utilização desse biopolímero, onde as mesmas substituiriam outros componentes que poderiam causar efeitos nocivos ao corpo humano, além do que a quitosana pode ser utilizada em liberação controlada de medicamentos. Para isso é necessário entender o poder que esse polímero tem de adsorver certos tipos de fármacos (SCHAFFAZICK, et al, 2003).

1.1 OBJETIVOS

1.1.1 Objetivo Geral

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1.1.2 Objetivos Específicos

• Caracterizar a quitosana, através da viscosimetria capilar, da titulação condutimétrica e do teor de sólidos;

• Produzir microesferas de quitosana;

• Caracterizar as microesferas, através do teor de sólidos, do grau de intumescimento e da granulometria.

2 REFERENCIAL TEÓRICO

2.1 POLÍMEROS

Os polímeros são macromoléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser de origem natural ou de origem sintética, onde sua molécula é composta a partir da repetição de unidades estruturais simples da mesma, denominadas de meros (AKCELRUD, 2007).

Tanto os polímeros naturais, quanto os sintéticos são gerados a partir de reações químicas envolvendo moléculas mais simples, chamadas de monômeros, gerando assim cadeias poliméricas com vastas quantidades de repetições criando por fim o polímero em questão (AKCELRUD, 2007). De acordo com a forma como essas ligações entre os monômeros ocorrem, são gerados diferentes tipos de polímeros, com diferentes características físico-químicas (AKCELRUD, 2007). Alguns dos principais tipos estão ilustrados na Figura 1:

Figura 1: Tipos de polímeros de acordo com suas ligações. a) linear; b) ramificado; c) ramificações em estrela; d) escalar; e) enxertado; f) semi-escalar; g) reticulado.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 2.2 QUITOSANA

A descoberta da quitosana se deu em meados do século XIX, onde Rouget estudava e discutia sobre a desacetilação da quitina, devido a isso no ano de 1859 descobriu-se esse novo material (TAVARES, 2011). Tanto a quitina, quanto a quitosana são polímeros atóxicos, naturais, biodegradáveis e produzidos a partir de material renovável, a quitina é retirada da carapaça de crustáceos e insetos (AZEVEDO, et al, 2007) e depois de extraída a mesma passa por um processo de desacetilação em meio alcalino para que seja convertida em quitosana (MEDINA, et al, 2017).

A quitosana também pode ser extraída diretamente da parede celular de alguns tipos de fungos, porém, é mais comum que a mesma seja produzida a partir da desacetilação da quitina (TAVARES, 2011), pois a quitina é um polissacarídeo muito abundante na natureza, perdendo apenas para a celulose em disponibilidade e até possui características semelhantes a esta, já que tanto a quitina, quanto a celulose exercem a mesma função de sustentação, de estruturação dos organismos aos quais pertencem (HORN, 2008).

Nas últimas décadas as pesquisas e aplicações tendo como base a quitosana só aumentaram. (TAVARES, 2011). Como exemplos das principais aplicações da quitosana, tem-se, como mecanismos de defesa e adubagem de plantas, no tratamento de água como floculante para clarificação, produção de fibras dietéticas e redutoras de colesterol, esfoliante para pele e tratamento para acne, como anticoagulante (AZEVEDO, et al, 2007).

Sua maior aplicação se encontra na área biomédica, temos como exemplo implantes dentários, reconstituição óssea, lentes de contato, liberação controlada de drogas em animais e humanos, encapsulamento de materiais (AZEVEDO, et al, 2007), dentre muitas outras aplicações.

2.2.1 Efeitos Farmacológicos

Há alguns anos a quitosana vem sendo usada na área farmacológica, como material de suplemento nutricional para perda de peso e para redução do colesterol. A quitosana age no transporte de lipídeos no intestino, onde a mesma por ser carregada positivamente acaba por se unir a ácidos graxos livres e sais biliares, dessa forma, limitando a absorção desses lipídeos pelo organismo (TAVARES, 2011).

Pesquisas na área também mostraram que a quitosana possui propriedades que a torna eficaz no tratamento de hemorragias e que ela tem sido utilizada em ataduras. Além disso, desde o ano de 1970 estudos mostram que a quitosana se comporta como um agente acelerador de cicatrizações, pois a mesma induz a formação de fibras e de colágeno (TAVARES, 2011).

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A quitosana é utilizada em uma infinidade de aplicações farmacológicas, desde o uso para efeitos antimicrobiano, até mesmo como bio-suporte para auxiliar no crescimento de pele e ossos. Também é muito utilizada com incorporação de fármacos para serem liberados de forma controlada no corpo humano, já que a mesma é um polímero biocompatível não causa reações alérgicas e muito menos rejeição, pois é completamente degradada e absorvida pelo corpo humano não causando nenhum dano (TAVARES, 2011).

2.3 CARACTERIZAÇÃO DA QUITOSANA

Existem características da quitosana que devem ser monitoradas para que se saiba a qualidade desse polímero, algumas dessas características são o grau de desacetilação, a massa molar média e o teor de sólidos. Logo, para saber a procedência do produto utilizado é preciso realizar tais testes, pois segundo Bezerra (2011) essas características são facilmente alteradas de acordo com o modo no qual a quitosana é obtida (BEZERRA, 2011, apud BRANCO, 2014).

2.3.1 Determinação do Grau de Desacetilação

A técnica adotada para determinar o grau de desacetilação da quitosana purificada foi a titulação condutimétrica, essa técnica se baseia em uma troca de íons durante a titulação em uma faixa definida de condutividade. Isso ocorre, pois a quitosana deve estar dissolvida em um determinado ácido de concentração conhecida e ser titulada com uma determinada base padronizada, durante esse processo ocorre a variação da condutividade que é facilmente identificada (BRANCO, 2014).

A técnica utilizada foi adaptada a partir de Fernandes (FERNANDES, 2004), onde a partir dos dados obtidos é possível plotar um gráfico relacionando a condutividade com o volume de base utilizado na titulação. O gráfico pode ser observado na Figura 2.

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Figura 2: Gráfico de titulação condutimétrica relacionando a condutividade com a variação de volume de NaOH.

Fonte: (CARONI, 2009).

A partir desses dados é possível fazer o cálculo para a obtenção do grau de desacetilação, através da Equação (1):

%𝐺𝐷 =16,1∙[𝑁𝑎𝑂𝐻]∙(𝑉2−𝑉1)

𝑚 (1)

Onde:

%GD = Grau de desacetilação; [NaOH] = Concentração real da base;

(V2 – V1) = Variação do volume de base utilizado para neutralizar os grupos ácidos da quitosana;

m = Massa da quitosana.

2.3.2 Determinação da Massa Molar Média

A massa molar média é determinada a partir da técnica de viscosimetria capilar adaptada de Signini e Campana Filho (SIGNINI E CAMPANA, 1998), essa técnica consegue determinar informações da massa molar de algum polímero a partir de soluções diluídas do mesmo utilizando a viscosidade intrínseca dessa substância.

Para poder encontrar a viscosidade intrínseca, deve-se encontrar outros parâmetros, outras viscosidades, como por exemplo:

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𝑡𝑜 (2)

Onde:

ηr = Viscosidade relativa;

t = Tempo de escoamento da solução de quitosana; t0 = Tempo de escoamento do solvente.

• Viscosidade específica: 𝜂_𝑠𝑝 = 𝜂_𝑟− 1 (3) Onde: ηsp = Viscosidade específica. • Viscosidade reduzida: 𝜂_𝑟𝑒𝑑 = 𝜂𝑠𝑝 𝐶 (4) Onde:

ηred = Viscosidade reduzida;

C = Concentração da solução de quitosana.

• Viscosidade inerente: 𝜂_{𝑖𝑛𝑒𝑟}= ln (𝜂𝑟)

𝐶 (5)

Onde:

ηiner = Viscosidade inerente.

Tendo esses dados é possível plotar um gráfico da viscosidade reduzida e da viscosidade inerente em função da concentração da solução de quitosana e a partir do mesmo pode-se obter a viscosidade intrínseca a partir do gráfico, ou utilizando a Equação (6), conhecida como a equação de Huggins (1942):

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 𝜂𝑟𝑒𝑑 = [𝜂] + 𝑘 ∙ [𝜂]2∙ 𝐶 (6)

Onde:

ηred = Viscosidade reduzida;

[η] = Coeficiente linear = Viscosidade intrínseca; [η]2_{= Coeficiente angular;}

k = Constante de Huggins;

C = Concentração da solução de quitosana.

Tendo a viscosidade intrínseca é possível determinar a massa molar média da quitosana purificada. A partir da equação de Mark-Houwink, como mostra a Equação (7):

[𝜂] = 𝑘 ∙ 𝑀_𝑣𝛼₍₇₎

Onde:

[η] = Viscosidade intrínseca;

Mv = Massa molar média da quitosana;

k = Constante de Huggins;

α = Constante característica da geometria da molécula da quitosana.

2.3.3 Determinação do Teor de Sólidos

O teor de sólidos é uma característica que diz respeito ao valor real da massa da amostra, pois nessa análise é feita uma secagem da amostra em questão e toda a água e outras substâncias presentes na mesma são volatilizadas restando apenas a quitosana (BRANCO, 2014).

A técnica utilizada foi adaptada de Branco (BRANCO, 2014) e para que a massa real seja pesada é necessário fazer a razão entre a massa após a secagem e a massa inicial, como mostrado na Equação (8): 𝑇𝑠 = 𝑚𝑠 𝑚0∙ 100 (8) Onde: Ts = Teor de sólidos;

ms = Massa constante da amostra após secagem;

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 2.4 MICROESFERAS DE QUITOSANA

Uma das formas de utilização da quitosana é em microesferas, essa tem se mostrado uma forma bastante eficiente, pois a quitosana em forma membrana acaba por ter uma superfície de contato externa menor do que a das microesferas. A quitosana também é muito utilizada em processos de adsorção em forma de pó ou flocos, mas não é muito eficiente devido a solubilidade em meio ácido inviabilizar o processo de reciclagem, além de possuir superfície de contato interna pequena. Desse modo, limitando o acesso aos sítios de adsorção e diminuindo a velocidade do processo de adsorção (BARROS, et al, 2006).

Além disso, é possível adicionar um fármaco nas microesferas para aumentar o seu poder de atuação no corpo humano. Esse acréscimo pode ocorrer antes ou depois da formação das esferas, fazendo com que o fármaco fique adsorvido na matriz ou na superfície da mesma (TAVARES, 2011).

2.4.1 Adsorção de Fármacos

Por ser um biopolímero, a quitosana pode muito bem ser utilizada na indústria farmacêutica, a mesma já é utilizada em algumas finalidades, desde em suplementos nutricionais e até como agente acelerador da cicatrização (TAVARES, 2011). Mas espera-se utilizar a quitosana não só para isso, como também para liberação controlada de fármacos no corpo humano. Um dos métodos para que isso ocorra é a partir da adsorção desses fármacos em microesferas de quitosana, pois esse polímero oferece um potencial positivo a superfície do fármaco, facilitando a interação deste com as membranas biológicas do corpo humano (SCHAFFAZICK, et al, 2003).

2.5 CARACTERIZAÇÃO DAS MICROESFERAS

Assim como já foi dito na caracterização da quitosana o teor de sólidos é uma característica que diz respeito ao valor real da massa da amostra (BRANCO, 2014). Utiliza-se a mesma técnica a qual foi empregada na caracterização da quitosana, ou seja, para que a massa real seja pesada é necessário fazer a razão entre a massa após a secagem e a massa inicial, como já foi mostrado anteriormente na Equação (8).

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2.5.2 Determinação do Grau de Intumescimento

O intumescimento é uma característica que diz respeito ao aumento do volume de um polímero quando o mesmo se encontra imerso em um solvente, seus mecanismos agem de acordo com a estabilidade do polímero e da difusão do solvente empregado (ZANCHETTA, 2010).

O grau de intumescimento é algo importante de ser estudado e avaliado em um polímero, pois é a partir do mesmo que podem ser determinados os melhores polímeros para o revestimento de medicamentos e para a aplicação em células combustíveis. O grau de intumescimento ocorre devido das interações entre o solvente e o polímero, que estão relacionadas às estruturas dos mesmos desde a cristalinidade do polímero até o tamanho de sua cadeia (ZANCHETTA, 2010).

A técnica utilizada foi adaptada de Lacerda (LACERDA, et al, 2007), Pasparakis e Bouropoulos (PASPARAKIS e BOUROPOULOS, 2006), Tanuma (TANUMA, et al, 2009) e Fernandes (FERNANDES, 2009) onde o grau de intumescimento em porcentagem é calculado a partir da Equação (9) mostrada a seguir:

%𝐺𝐼 = |(𝑚1−𝑚2)

𝑚1 | ∙ 100 (9)

Onde:

%GI = Grau de intumescimento em porcentagem; m1 = Peso inicial das microesferas de quitosana (secas);

m2 = Peso final das microesferas de quitosana (intumescidas).

2.5.3 Teste de Degradação das Microesferas

O teste de degradação das microesferas de quitosana purificada teve sua metodologia adaptada da metodologia de degradação de membranas de quitosana de Fernandes (FERNANDES, 2009). A degradação de um material pode ser definida como sendo a perda de massa do mesmo, devido a isso para que seja calculada a perda de massa em porcentagem é necessário colher os dados referentes a Equação (10) descrita a abaixo:

%𝐺𝐷′ = |𝑚1−𝑚2

𝑚1 | ∙ 100 (10)

Onde:

%GD’ = Grau de degradação das microesferas em porcentagem; m1 = Massa inicial das microesferas;

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2.5.4 Determinação da Granulometria

O tamanho da partícula influencia diretamente em sua dissolução no meio, pois quanto menor o grão maior será sua área superficial e com isso a substância será mais facilmente dissolvida, adsorvida ou absorvida (BONAMICI, 2009), logo é de grande importância uma análise granulométrica das microesferas de quitosana já que as mesmas irão passar pelo processo de adsorção de um fármaco.

Lembrando que se o fármaco em questão já possuir uma boa absorção do mesmo pelo corpo humano, o aumento da área superficial não altera os níveis de absorção (STORPIRTIS, et al, 1999, apud BONAMICI, 2009), mas existem vários tipos de fármacos os quais possuem uma baixa solubilidade e absorção no corpo humano e devido a isso é interessante ter conhecimento da granulometria das microesferas produzidas.

3 METODOLOGIA

3.1 MATERIAIS

O presente trabalho foi realizado na Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFESRA) – Campus Caraúbas, no laboratório de Química Aplicada, logo, assim sendo, grande parte dos reagentes e equipamentos fornecidos pela UFERSA Caraúbas, com excessão da quitosana que foi comprada do fabricante Polymar.

Para realização do presente trabalho foi necessária a utilização dos reagentes presentes na Tabela 1 e dos equipamentos presentes na Tabela 2:

Tabela 1: Reagentes utilizados para realização do presente trabalho.

Reagentes Fabricante

Acetato de Sódio (P.A., 99%) Impex

Ácido Acético (P.A., 99,7%) Impex

Ácido Clorídrico (P.A., 37%) Proquímicos

Álcool Etílico (P.A., 99,5%) Dinâmica Química Contemporânea LTDA

Cloreto de Sódio (P.A., 99%) Sciavicco

Fosfato de Sódio Dibásico Anidro (P.A.,

99%) Aphatec Química Fina

Fosfato de Sódio Monobásico Anidro (P.A.,

99%) Impex

Hidróxido de Amônio (P.A., 28-30%) Aphatec Química Fina

Hidróxido de Sódio (P.A., 99%) Aphatec Química Fina

Quitosana Comercial Polymar

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Tabela 2: Equipamentos utilizados para realização do presente trabalho.

Equipamento Fabricante

Agitador Magnético Quimis Modelo 0261M23 Agitador Mecânico Edutec Modelo EEQ-9034 Balança Analítica Shimadzu Modelo AUY220 Banho-Maria Nova Instruments

Condutivímetro MS Tecnopon® Instrumentação Modelo mCA 150

Estufa SOLAB Modelo SL-102 pHmetro pHmeter Modelo JK-PHM-005

Série de Peneiras TPL – Tamis Produtos Laboratoriais Ltda e A Bronzinox Telas Metálicas e Sintéticas Ltda Viscosímetro Ubbelohde 1C QUALIVIDROS

Fonte: Autoria própria.

3.2 MÉTODOS

3.2.1 Purificação da Quitosana

Uma massa de 10 g de quitosana comercial (Polymar) foi pesada em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220) e dissolvida em 500 mL de uma solução de ácido acético (CH3COOH)

(P.A. Impex) a 0,5 mol/L sob agitação constante por 24 horas utilizando um agitador mecânico (Edutec Modelo EEQ-9034), logo após foi feita uma filtragem e descarte de compostos insolúveis. No produto dissolvido foi adicionado hidróxido de amônio (NH4OH) (P.A. Aphatec Química Fina)

onde ocorreu a precipitação completa da quitosana purificada que pode ser observada na Figura 3. Em seguida o produto foi filtrado e lavado com água destilada até que o pH da água de lavagem ficasse em torno de 7 para que nenhum resquício de hidróxido de amônio (P.A. Aphatec Química Fina) restasse na amostra. Por fim, a mesma foi lavada com álcool etílico (P.A. Dinâmica Química Contemporânea LTDA), seca em estufa (SOLAB Modelo SL-102) com circulação de ar a 40ºC e posteriormente levada a etapa de caracterização. A quitosana em processo de secagem pode ser observada na Figura 4.

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Figura 3: Processo de precipitação da quitosana purificada.

Figura 4: Quitosana purificada em processo de secagem.

3.2.2 Caracterização da Quitosana

3.2.2.1 Determinação do Grau de Desacetilação

O grau de desacetilação foi determinado através de dados alcançados a partir da execução da técnica de titulação condutimétrica adaptada de Fernandes (FERNANDES, 2004).

Foi pesado 0,2005 g da quitosana previamente purificada em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220). A mesma foi dissolvida em 40 mL de solução de ácido clorídrico (HCl) (P.A. Proquímicos) a 0,05 mol/L sob agitação constante por 18 horas com um agitador magnético (Quimis Modelo 0261M23). Em seguida foram adicionados 100 mL de água a amostra e a mesma foi titulada

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com uma solução padrão de hidróxido de sódio (NaOH) (P.A. Aphatec Química Fina) a 0,1444 mol/L.

Durante a análise mediu-se os valores de condutividade, temperatura e pH com um condutivímetro (MS TECNOPON) e um pHmetro (JKI/JK-PHM-005), sendo a análise feita em duplicata. A mesma pode ser visualizada na Figura 5.

Figura 5: Esquema da determinação do grau de desacetilação.

A partir dos dados obtidos foi possível plotar o gráfico que relaciona a condutividade com a variação do volume de hidróxido de sódio (P.A. Aphatec Química Fina) utilizado na titulação e a partir dos dados fornecidos pelo gráfico determinou-se o grau de desacetilação.

3.2.2.2 Determinação da Massa Molar Média

A massa molar média foi determinada através de dados obtidos a partir da execução da técnica de viscosimetria capilar adaptada de Signini e Campana Filho (SIGNINI E CAMPANA, 1998) que pode ser observada na Figura 6.

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Figura 6: Esquema de execução da técnica de viscosimetria capilar.

Pesou-se 0,2003 g da quitosana previamente purificada em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220). A mesma foi diluída sob agitação constante por 15 horas utilizando um agitador magnético (Quimis Modelo 0261M23) em 100 mL de uma solução tampão de ácido acético (P.A. Impex) e acetato de sódio (C2H3NaO2) (P.A. Impex) com pH aproximadamente 4,5. Posteriormente

aqueceu-se a solução em banho-maria (Nova Instruments) por 2 minutos a uma temperatura de 80 ºC, deixou-se esfriar até atingir temperatura ambiente e foi adicionado mais 100 mL da solução tampão, aqueceu-se novamente em banho-maria (Nova Instruments) por 2 minutos a 80ºC e deixou-se esfriar a temperatura ambiente.

Para a medida de viscosidade primeiramente foi feita a viscosidade da solução tampão, utilizando um viscosímetro (Ubbelohde 1C QUALIVIDROS), a uma temperatura de 25 ºC ± 0,1 ºC. A medida foi feita medindo o tempo de escoamento do tampão no viscosímetro numa média de 6 vezes. O mesmo foi feito com a amostra de quitosana. A solução de quitosana foi diluída 5 vezes com o tampão de ácido acético (P.A. Impex)/acetato de sódio (P.A. Impex), adicionando-o a cada 1 mL. Cada 1 mL adicionado a viscosidade era medida também numa média de 6 vezes.

A partir desses dados e utilizando o OriginPro 8.0 foi possível obter a viscosidade intrínseca e posteriormente a massa molar média. Para obtenção da viscosidade intrínseca, como já foi dito, utilizou-se a Equação (6), conhecida como equação de Huggins (1942). Em posse da viscosidade intrínseca determinou-se a massa molar média da quitosana purificada a partir da equação de Mark-Houwink, como já foi mostrado na Equação (7).

(18)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 3.2.2.3 Determinação do Teor de Sólidos

Para determinação do teor de sólidos secou-se uma amostra de quitosana purificada no intuito de obter o real valor de sua massa. Essa técnica foi adaptada de Branco (BRANCO, 2014).

Para que a massa real fosse pesada, foi feita uma secagem de uma amostra de massa 0,5005 g de quitosana, pesada em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220), a secagem foi feita em uma estufa (SOLAB Modelo SL-102) sem circulação de ar a 105 ºC até que a massa pesada tivesse um valor constante, com os dados obtidos a partir das pesagens foi possível calcular o teor de sólidos utilizando a Equação (8).

3.2.3 Produção de Microesferas de Quitosana

Berthold et al (BERTHOLD, et al, 1996, apud CARONI, 2009) prepararam microesferas de quitosana através de um processo desenvolvido por eles denominado de coacervação/precipitação. Eles prepararam uma solução aquosa de quitosana em ácido acético e polissorbato. O íon sulfato interagiu com as cargas positivas da quitosana, precipitando-a, e a formação das micoesferas foi indicada pelo aumento de turbidez. Devido as cargas positivas na superfície das microesferas, elas são capazes de adsorver uma quantidade significativa de um fármaco aniônico e hidrofílico, o glicocorticóide fosfato de sódio de prednisolona.

Chandy e Sharma (CHANDY e SHARMA, 1993, apud CARONI, 2009) utilizaram outro método para preparação de microesferas de quitosana com aspecto gelatinoso. Eles prepararam uma solução aquosa de quitosana em ácido acético e a adicionaram, gota-a-gota, com uma seringa, dentro de uma solução de hidróxido de sódio e metanol. Após a obtenção dos sistemas particulados, o fármaco antimicrobiano ampicilina foi incorporado através do processo de adsorção.

A metodologia aplicada para a produção das microesferas foi adaptada de um roteiro de aula prática do Laboratório de Engenharia Química III da UFERSA Campus Mossoró (LUCENA, 2017), onde é produzida uma solução de quitosana 4% com a mesma já purificada. Para isso a quitosana foi solubilizada em uma solução de ácido acético (P.A. Impex) 4%, posteriormente a solução foi gotejada em uma solução de hidróxido de sódio (P.A. Aphatec Química Fina) 10% utilizando um funil de separação, formando as microesferas. O procedimento pode ser observado na Figura 7.

Após 40 minutos de imersão na solução de hidróxido de sódio (P.A. Aphatec Química Fina), as microesferas foram lavadas com água destilada até atingir pH em torno de 7, e logo então as mesmas foram secas a temperatura ambiente. As microesferas podem ser observadas na Figura 8.

(19)

Figura 7: Esquema de produção das microesferas de quitosana.

Figura 8: Microesferas de quitosana.

(20)

3.2.4 Caracterização das Microesferas de Quitosana

3.2.4.1 Determinação do Teor de Sólidos

Para determinação do teor de sólidos secou-se uma amostra de microesferas de quitosana purificada no intuito de obter o real valor de sua massa. Essa técnica foi adaptada de Branco (BRANCO, 2014).

Do mesmo modo da determinação do teor de sólidos da quitosana, para que a massa real fosse pesada, foi feita a secagem de uma amostra de massa 0,5253 g de microesferas de quitosana, pesada em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220), a secagem foi feita em uma estufa (SOLAB Modelo SL-102) sem circulação de ar a 105 ºC até que a massa pesada tivesse um valor constante, com os dados obtidos a partir das pesagens foi possível calcular o teor de sólidos utilizando a Equação (8).

3.2.4.2 Determinação do Grau de Intumescimento

Para a determinação do grau de intumescimento das microesferas de quitosana foram pesadas em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220) amostras de 0,5005 g, 0,5000 g e 0,5009 g e logo após as mesmas foram imersas em uma solução tampão de PBS (Phosphate Buffered saline ou tampão fosfato salino) com pH aproximadamente 7,4 e tiveram suas massas pesadas após 1 hora, 2 horas e 4 horas, a análise foi feita em triplicata. Após serem coletadas todas as massas foi possível calcular o grau de intumescimento a partir da Equação (9). O processo de intumescimento pode ser observado na Figura 9.

Figura 9: Processo de intumescimento das microesferas de quitosana.

(21)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 3.2.4.3 Teste de Degradação das Microesferas

O teste de degradação realizado nas microesferas de quitosana purificada foi executado utilizando a solução de PBS (Phosphate Buffered saline ou tampão fosfato salino) com pH aproximadamente 7,4, assim como na determinação do grau de intumescimento. O teste foi realizado utilizando a amostra de microesferas de quitosana anteriormente intumescidas, a amostra ficou imersa na solução PBS por 72 horas e logo após pôde-se calcular o grau de degradação das microesferas de quitosana usando a Equação (10). A técnica pode ser observada na Figura 10.

Figura 10: Processo de degradação das microesferas de quitosana.

3.2.4.4 Determinação da Granulometria

Uma amostra de 12 g de microesferas de quitosana pesada em balança analítica (Shimadzu Modelo AUY220) passou por uma série de peneiras (TPL - Tamis Produtos Laboratoriais Ltda e A Bronzinox Telas Metálicas e Sintéticas Ltda) onde em cada peneira ficava retida uma parte da amostra. A metodologia aplicada foi adaptada do método de peneiramento a seco de Sampaio e Silva (SAMPAIO E SILVA) O processo foi feito de modo manual devido ser uma pequena massa de amostra e logo após o peneiramento cada fração que ficou retida nas peneiras de abertura de 2,0 mm, 1,7 mm, 1,4 mm e 1,0 mm foi pesada para que fosse possível descobrir a porcentagem que cada fração representava do todo.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 CARACTERIZAÇÃO DA QUITOSANA

Após a obtenção das massas necessárias para o cálculo da determinação do teor de sólidos utilizou-se a Equação (8) para a obtenção da mesma, dessa forma:

(22)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 𝑇_𝑠 = 𝑚𝑠

𝑚₀∙ 100

O valor do teor de sólidos condiz com os valores da literatura, o valor obtido nesse trabalho foi de 87,24 %. Caroni (CARONI, 2009) em seu trabalho de adsorção de tetraciclina em partículas de quitosana obteve teor de sólidos acima de 89 %. Já Tavares, (TAVARES, 2011) obteve 85% e Branco (BRANCO, 2014) obteve 86,31%.

4.1.2 Determinação do Grau de Desacetilação

A partir da metodologia descrita anteriormente foi possível plotar um gráfico relacionando a condutividade com o volume de base utilizado na titulação, que pode ser observado na Figura 11:

Figura 11: Gráfico em duplicata da titulação condutimétrica relacionando a condutividade com a variação de volume de NaOH.

A Figura 11 mostra a curva de titulação condutimétrica de uma solução ácida de quitosana com uma solução padrão de NaOH 0,1444 M.

A referida figura está dividida em três regiões (FERNANDES, 2004).

• Região 1: neutralização do H+_{: a neutralização do ácido livre ocorre a medida que que o}

sistema é titulado com NaOH. Nesta região, observa-se a diminuição da condutividade a medida que o volume de solução de NaOH é aumentada. Como a condutividade está relacionada com a mobilidade iônica em solução, o íon Na+ _{é maior do que o íon H}+

(23)

• Região 2: neutralização dos grupos amino (-NH3+) presentes na quitosana: o íon Na+ é

menor do que os grupos amino, aumentando a mobilidade dos íons, consequentemente aumentando a condutividade do sistema;

• Região 3: excesso de íons Na+_{e OH}-_{: nessa região tem-se um excesso de íons em solução}

proporcionando uma maior mobilidade, consequentemente apresentando um aumento mais acentuado da condutividade do sistema.

Essa neutralização citada nas regiões 1, 2 e 3 pode ser vista melhor na Figura 12. Quando o volume de solução de NaOH é aproximadamente 11,5 mL, pode-se perceber a neutralização total dos grupos H+ e grupos aminos, pois nesse volume o pH está em torno de 7,0. Quando o volume de solução de NaOH vai para 17, o pH vai para aproximadamente 10,06, caracterizando excesso de solução de NaOH. A medida que o volume de solução de NaOH continua aumentando o pH aumenta consideravelmente para 11,12, mostrando que o sistema tem excesso de base, aumentando a condutividade da solução de quitosana.

Figura 11: pH em função da concentração de NaOH da solução ácida de quitosana.

Com a extrapolação das retas mostradas na Figura 11 pode-se obter o grau de desacetilação, %GD , utilizando o OriginPro 8. Os pontos, 1, 2 e 3 correspondem ao volume de base para neutralizar os grupos amino protonados. O grau de desacetilação, %GD , podem ser calculados através da equação abaixo, Equação (1).

(24)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 %𝐺𝐷 =16,1 ∙ [𝑁𝑎𝑂𝐻] ∙ (𝑉2− 𝑉1)

𝑚

O grau de desacetilação é capaz de influenciar as características químicas, físicas e biológicas do polímero (JIANG, CHEN et al, 2003), hidrofobia, capacidade de reticulação (GUPTA E JABRAIL, 2006), solubilidade e viscosidade de suas soluções (KUMAR, 2000).

De acordo com Canella e Garcia (CANELLA E GARCIA, 2001) para que um polímero seja considerado como quitosana o seu grau de desacetilação deve estar entre 70% e 95%. O resultado da análise foi de 87,36%, indicando que o polímero é 87,36 % quitosana e 12,64 % é quitina.

Segundo Kumar, (KUMAR, 2000), o grau de desacetilação é uma importante característica dos polímeros, pois ele determina a quantidade de grupos amino presentes no biopolímero.

Para Fernandes, (FERNANDES, 2009), para que o polímero seja quitosana a conversão quitina/quitosana, ou seja, o grau de desacetilação tem que apresentar um valor superior a 50%.

4.1.3 Determinação da Massa Molar Média

A Figura 13 mostra a relação entre viscosidade relativa e concentração da solução de quitosana. Pode-se ver que à medida que a concentração de quitosana aumenta a viscosidade

relativa, r_{, também aumenta.}

Figura 12: Viscosidade relativa em função da concentração de quitosana.

(25)

A viscosidade se de um composto está relacionado com as interação das moléculas, nesse caso, macromoléculas poliméricas e com a resistência ao escoamento. Logo, quanto maior a massa molar de composto e as forças intermoleculares, maior será a viscosidade (BROWN, 2005).

Como foi descrito na metodologia, a partir dos dados da análise foram obtidas todas as viscosidades necessárias para a determinação da viscosidade intrínseca e posterior determinação da massa molar média.

As viscosidades foram determinadas a partir das Equações (2), (3), (4) e (5) e podem ser observadas na Tabela 3.

Tabela 3: Viscosidades determinadas a partir da viscosimetria capilar. Viscosidade relativa (ηr), viscosidade específica

(ηsp), viscosidade reduzida (ηred) e viscosidade inerente (ηiner). Concentração (g/L) ηr ηsp ηred (L/g) ηiner (L/g) 1,0015 1,4974 0,49740 0,49665 0,40313 0,9105 1,44279 0,44279 0,48631 0,40261 0,8346 1,40875 0,40875 0,48975 0,41062 0,7704 1,36738 0,36738 0,47686 0,40614 0,7154 1,34066 0,34066 0,47618 0,40979 0,6677 1,31348 0,31348 0,46949 0,40838

Com os dados da viscosidade relativa, calcula-se a viscosidade reduzida, , e a inerente, , onde, a relação destas viscosidades em função da concentração de quitosana pode-se calcular a viscosidade intrínseca, como mostra a Figura 14.

Figura 13: Viscosidade reduzida/inerente em função da concentração de quitosana.

(26)

Através dos dados da extrapolação das retas de, red _einer _{, utilizando o programa}

OriginPro 8, e aplicando na equação de Huggins (1942), pôde-se calcular a viscosidade intrínseca, []. Como mostra a Equação abaixo.

2

[ ]

red

k

C

 =  + 

onde [], é o coeficiente linear,

2

[ ] _{o coeficiente angular e k é a constante de Huggins.}

O coeficiente linear, [], viscosidade intrínseca foi determinado, obtendo [] = 422,6317 ± 7,8358 mL∙g-1.A viscosidade intrínseca, [  ], de soluções poliméricas é o parâmetro mais importante para obter informações a respeito da expansão do novelo polimérico, em relação ao solvente puro, pois a mesma estima o comportamento de uma única cadeia polimérica em solução, uma vez que a viscosidade intrínseca é a viscosidade reduzida no limite quando a concentração tende a zero (DOS SANTOS, 2007) .

Em seguida pôde-se calcular a viscosidade intrínseca da solução foi possível determinar a massa molecular viscosimétrica pela equação de Mark-Houwink, como mostra a equação abaixo.

[ ]

 =

k

.M

_v

onde k , é uma constante característica do polímero e depende da temperatura e do solvente, e α é a constante característica da geometria da molécula do polímero e Mv_{a massa molar média do}

polímero. Através desta equação foi obtida a massa molar média, Mv_{= 8,4 x 10}4_g.mol-1_,

Como pode-se ver, a Mv_{da quitosana foi bastante alta, em torno de 10}4_{o que caracteriza um}

polímero. Para que uma substância seja caracterizada como um polímero é necessário que a massa desta substância seja de no mínimo 103_g.mol-1_{. DOS SANTOS et al, (DOS SANTOS, et al, 2007),}

determinou a viscosidade intrínseca e a massa molar média de duas amostras quitosana e seus resultados foram respectivamente: 360 mL.g-1 e 6,9 x 104 g.mol-1.

(27)

Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 8, p.55941-55973 aug. 2020. ISSN 2525-8761 4.2 CARACTERIZAÇÃO DAS MICROESFERAS DE QUITOSANA

4.2.1 Microesfera de quitosana

4.2.1.1 Determinação do Teor de Sólidos

Assim como o teor de sólidos da quitosana, o das microesferas foram obtidos a partir da Equação (8) após a obtenção das massas de microesferas inicialmente e após a secagem, dessa maneira:

𝑇_𝑠 = 𝑚𝑠 𝑚0

∙ 100

Obteve-se um teor de sólidos das microesferas muito próximo ao da quitosana purificada 82, 82 %, já que as mesmas foram produzidas a partir da quitosana purificada.

4.2.1.2 Determinação do Grau de Intumescimento

Após a execução da metodologia anteriormente mostrada, foram obtidos os seguintes dados, apresentados na Tabela 4.

Tabela 4: Massas das microesferas de quitosana secas e após o intumescimento.

Amostras (g) Início Após 1h Após 2h Após 4h

mI 0,5005 1,0572 1,0857 1,0729

mII 0,5000 1,0493 1,0732 1,0697

mIII 0,5009 1,0780 1,0907 1,0938

Com os dados acima foi possível determinar o grau de intumescimento (%GI) das microesferas de quitosana com 1h, 2h e 4h de imersão a partir da Equação (9), como pode ser observado na Figura 15 e Tabela 5. As análises foram feitas em triplicatas: amostra 1, 2 e 3.

(28)

Figura 14: Grau de intumescimento (%GI) das esferas de quitosana em função do tempo.

Como pode-se observar na Tabela 5 o grau de intumescimento para as microesferas de quitosana aumentam na primeira hora. No tempo seguinte existe uma tendência de redução no intumescimento das mesmas, que segundo Fernandes (FERNANDES, 2009) pode ser um indício de que o processo de absorção de água atingiu o equilíbrio para esse tempo.

Tabela 5: Grau de intumescimento das microesferas de quitosana com 1h, 2h e 4h de imersão.

Amostras (%) Após 1h Após 2h Após 4h

mI 111,23 116,92 114,37

mII 109,86 114,64 113,94

mIII 115,21 117,75 118,37

Média 112,10 ± 2,2691 116,44 ± 1,3148 115,56 ±1,9947

A partir de dados da literatura, é possível afirmar que o grau de intumescimento das microesferas de quitosana não foi muito elevado. Fernandes (FERNANDES, 2009) obteve um grau de intumescimento na primeira hora para suas membranas de quitosana pura uma média de 648,08%, enquanto na primeira hora as microesferas de quitosana pura obtiveram um grau de intumescimento com média de 112,10 ± 2,2691%, como mostra a Tabela 5. Apesar de a quitosana estar em dois estados diferentes, membrana e microesfera, continua tendo o mesmo arranjo molecular e devido a isso a microesfera acaba sendo mais resistente do que a membrana, pois absorve menos água, logo pode-se afirmar que possui uma maior estabilidade molecular.

Além disso, quando comparado com o grau de intumescimento em microesferas de quitosana estudadas por Lacerda (LACERDA, et al, 2007), o grau obtido ainda foi menor, pois Lacerda (LACERDA, et al, 2007) obteve que suas microesferas de malonil quitosana intumescidas a um pH de 6,8 resultaram em um grau de intumescimento de 364,85%, enquanto as microesferas de

(29)

quitosana purificada estudadas no atual trabalho e intumescidas a um pH de aproximadamente 7,4 obtiveram um grau de intumescimento de no máximo 116,44 ± 1,3148%, como mostra a Tabela 5. Nesse caso, no presente trabalho, poderia ser considerado um resultado ruim, uma que a habilidade de reter água é um fator importante para materiais implantáveis, pois a mesma permite a absorção de fluidos corpóreos e a transferência de nutrientes e metabólicos (THEN-HAN e KITIYANANT, 2007 apud FERNANDES, 2009), porém, a elevada taxa de absorção de água traz consequências indesejáveis, como a redução da estabilidade estrutural do polímero, ou seja, pode provocar o intumescimento da matriz com consequente degradação das fibras e destacamento do filme, além da aceleração da degradação por ataque de microorganismos (ASSIS, 2003, apud FERNANDES, 2009).

A hidrofilicidade da quitosana se dá em função dos seus grupos desacetilados que, naturalmente associados aos grupos hidroxilas e amino que caracterizam uma grande afinidade por moléculas polares. Esses grupos possuem uma grande influência sobre a quantidade de água retida, considerando que o aumento de concentração de quitosana no filme interfere com a água absorvida (ASSIS, 2003, apud FERNANDES, 2009).

4.2.1.3 Determinação do Grau de Degradação

Uma das principais características da quitosana é sua biodegrabilicade. Devido a isso foram feitos ensaio de degradação das esferas de quitosana produzida em um meio com pH fisiológico (7,4), utilizando uma solução tampão de PBS (FERNANDES, 2009).

A partir do teste realizado foram obtidas as massas em triplicata, Tabela 6, e a partir da média das mesmas foi obtido o grau de degradação das microesferas, 53,31 %, como mostra Equação (10).

%𝐺𝐷′ = |𝑚1− 𝑚2

(30)

Tabela 6: Massas das microesferas de quitosana secas e após a degradação

Amostras (g) Início Após 1h Após 2h Após 4h Após 72h

mI 0,5005 1,0572 1,0857 1,0729 0,7646

mII 0,5000 1,0493 1,0731 1,0697 0,7539

mIII 0,5009 1,0780 1,0907 1,0938 0,7835

Média 0,5005±3,68∙10-4 _- _- _- _{0,7673±0,01224}

Com o resultado de 53,31% de degradação fica clara a biodegradabilidade da quitosana, pois a mesma se degrada consideravelmente em um pH aproximadamente neutro, que é o pH 7,4 da solução PBS.

4.2.1.4 Determinação da Granulometria

A massa total das esferas de quitosana no experimento era de 12,0 g. A partir da análise granulométrica foi possível caracterizar as microesferas quanto ao tamanho de seus grãos e também foi possível saber a porcentagem de cada tamanho na amostra, o resultado pode ser observado na Tabela 7.

Tabela 7: Dados da granulometria realizada em relação a massa e a porcentagem em cada faixa de massa retida

Granulometria (mm) Massa Retida (g) Porcentagem (%) 2,0 0,4020 3,55 1,7 4,3095 38,05 1,4 6,5936 58,21 1,0 0,0213 0,19 TOTAL 11,3264 100

De acordo com os dados obtidos, pode-se perceber que os tamanhos das esferas variam entre 2 e 1 mm, onde a maior quantidade esferas tem tamanho 1,7 e 1,4 mm, mostrando que as esferas tem um caráter moderadamente heterogêneo.

5 CONCLUSÕES

A partir dos dados obtidos com base nas análises executadas, foi possível adquirir uma série de informações acerca da quitosana comercial utilizada e das microesferas produzidas a partir da mesma. Os dados obtidos sobre a quitosana mostraram que a ela estava com sua massa molar, grau de desacetilação e teor de sólidos de acordo com os dados encontrados na literatura pesquisada.

As informações obtidas sobre as microesferas tiveram comportamento esperado. Obteve-se um bom teor de sólidos, já que o mesmo ficou próximo ao da quitosana comercial purificada, um

(31)

baixo grau de intumescimento que acarreta em uma estrutura mais resistente, um considerável grau de degradação que é muito útil para uso dessas microesferas quando associadas a fármacos e uma granulometria heterogênea.

Seria bastante interessante a continuação desse trabalho onde fosse possível fazer a adsorção dos fármacos e, além disso, fazer alguns testes a mais que não foi possível serem realizados no presente trabalho, que são os testes de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e a Determinação das Isotermas de Adsorção, onde a partir desses testes uma série de outras características das microesferas podem ser obtidas e a partir delas poderia ser executado um trabalho ainda mais completo e com uma maior precisão sobre o uso das microesferas de quitosana para fins farmacêuticos.

(32)

REFERÊNCIAS

AKCELRUD, L. Fundamentos da Ciência dos Polímeros. Barueri, SP: Manole, 2007. 291 f.

AZEVEDO, V. V. C. et al. Quitina e Quitosana: aplicações como biomateriais. Revista Eletrônica

de Materiais e Processos. Campina Grande, v. 2. 3, p. 27-34, nov./dez. 2007.

BARROS, F. C. F. et al. Produção e caracterização de esfera de quitosana modificada quimicamente. Revista Iberoamericana de Polímero. v. 7(4), p. 232-246, dez. 2006.

BONAMICI, D. Sistema de Classificação Biofarmacêutica e Bioisenções. 2009. 171 f. Dissertação (mestrado). Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Ciências Farmacêuticas. São Paulo, 2009.

BRANCO, F. A. A. C. Síntese, caracterização e revestimento da quitosana com Ni metálico. 2014. 45 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Curso de Bacharel em Ciência e Tecnologia, Universidade Federal Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2014.

BROWN, T.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Química: a ciência central. 9 ed. Prentice-Hall, 2005.

CANELLA, K. M. N. C.; GARCIA, R. B. Caracterização de Quitosana por Cromatografia de Permeação em Gel –Influência do Método de Preparação e do Solvente. Quim. Nova, Vol. 24, No. 1, 13-17, 2001.

CARONI, A. L. P. F. Estudos de adsorção de tetraciclina em partículas de quitosana. Tese (doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.

DOS SANTOS, Z. M., Reologia de látices acrílicos como uma função da

neutralização dos grupos carboxilas. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal do Rio

Grande do Norte, Natal, 2007.

FERNANDES, A. L. P. Obtenção e caracterização de nanopartículas de quitosana para fins

farmacêuticos. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal,

2004.

FERNANDES, L. L. Produção e caracterização de membranas de quitosana e quitosana com

sulfato de condroitina para aplicações biomédicas. Dissertação (Trabalho de Conclusão de

Curso), Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2009.

GUPTA, K. C.; JABRAIL, F. H. Effects of degree of deacetylation and cross-linking on physical characteristics, swelling and realese behavior of chitosan microspheres. Carbohydrate polymers, v. 66, n, 1.2006.

HORN, M. M. Obtenção e caracterização de hidrogéis de quitosana, xantana e colágeno

(33)

LACERDA, L. et al. Caracterização e avaliação do grau de intumescimento de microesferas de

malonil quitosana. Anais da 6ª Semana de Ensino, Pesquisa e Extensão. Universidade Federal de

Santa Catarina, 2007.

LUCENA, I. L. Roteiro de aula prática do Laboratório de Engenharia Química III. UFERSA Campus Mossoró. 2017.

MEDINA, A. C. Q. D. et al. MODIFICAÇÃO DAS ESFERAS DE QUITOSANA. 54º CBQ. 4 f. 2017.

MORASSI, O. J. Polímeros termoplásticos, termofixos e elastômeros. Conselho Regional de Química IV Região (SP). Minicursos 2013. 2013.

PASPARAKIS, G.; BOUROPOULOS, N. Swelling studies and in vitro release of verapamil

from calcium alginate and calcium alginate–chitosan beads. Department of Materials Science,

University of Patras. Greece, 2006.

PIRES, A. L. R. et al. Biomateriais: Tipos, Aplicações e Mercado. Quim. Nova, Vol. 38, Nº 7. p. 957 - 971, 2015.

KUMAR, M. N. V. A review of chitin and chitosan applications. Reative anda functional

Polymers, v. 46, n. 1. 2000.

SCHAFFAZICK, S. R. et al. Caracterização e Estabilidade Físico-Química de Sistemas Poliméricos Nanoparticulados Para Administração de Fármacos. Quim. Nova, Vol. 26, Nº 5. p. 726 -737. 2003.

SIGNINI, R & CAMPANA FILHO, S.P. Polímeros: Ciênc. Tecnol., 4(4), p.63, 1998.

TANUMA, H. et al. Preparation and characterization of PEG-cross-linked chitosan hydrogel

films with controllable swelling and enzymatic degradation behavior. Department of

Biomolecular Engineering, Tokyo Institute of Technology. Japan, 2009.

TAVARES, I. S. Obtenção e caracterização de nanopartículas de quitosana. 2011. 54 f. Dissertação (Mestrado), Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2011.

ZANCHETTA, D. F. QBQ5825 - Prática de Ensino de Química e Bioquímica. Relatório de sugestão para Disciplina QFL2453 – Físico Química Experimental, 2010.