ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Membranas de quitosana tratadas com poli(ácido acrílico)
AUTORES: FREIRE, M. S.(IC) (UFRN) ; PEREIRA, M. R. (PQ) (UFRN) ; FONSECA, J. L. C. (PQ) (UFRN)
RESUMO: Complexos polieletrolíticos podem ser formados pela interação entre polieletrólitos de cargas opostas (SMITHA et al.,2004). Estes complexos têm sido desenvolvidos e aplicados em diversos processos de separação por membranas. Neste trabalho, membranas de quitosana foram preparadas pelo método de evaporação do solvente. Uma de suas superfícies foi tratada com poli(ácido acrílico) para modificação desta através da formação de um complexo. As membranas foram caracterizadas por FTIR-ATR, ensaios de absorção de água e permeabilidade em relação a dois fármacos. Os resultados mostraram que a formação do complexo foi mais efetiva na superfície
das membranas e a temperaturas mais altas. As membranas tratadas tornaram-se mais hidrofílicas e menos permeáveis em relação aos fármacos utilizados.
PALAVRAS CHAVES: polieletrólitos, quitosana, poli(ácido acrílico)
INTRODUÇÃO: O termo quitosana é empregado para descrever uma série de polímeros parcialmente
desacetilados derivados da quitina. A quitosana(QUI) é um aminopolissacarídeo formado por unidades repetidas conforme figura 3. A presença de grupos amino protonáveis na sua estrutura, lhe confere um caráter catiônico, fato raro em polissacarídeos encontrados na natureza, o que a torna um interessante material para estudo e que se presta a inúmeras aplicações, dentre as quais, a preparação de membranas artificiais e a obtenção de complexos polieletrlíticos com outros
polímeros. Na área médica, por exemplo, o fato do polímero ser de baixa toxicidade, biocompatível e biodegradável torna-o útil ao uso para a obtenção de curativos, diálise e sistema de liberação de fármacos. Complexos polieletrolíticos (PEC) são formados a partir da interação, de natureza eletrostática, entre polieletrólitos de cargas opostas. Os principais estudos, nessa área, são voltados para a melhoria de suas propriedades físicas e físico-químicas, comparadas às propriedades dos
polímeros puros (IWATSUBO et al., 2002; SMITHA et al., 2004). Para algumas aplicações, no campo dos biomateriais por exemplo, é necessário um controle rigoroso da química da superfície visto que esta é responsável pelas interações entre a membrana e o meio biológico. Um polieletrólito aniônico que tem se mostrado bastante promissor na formação de complexos com a quitosana é o poli(ácido acrílico) (PAA). Isto se deve a presença dos seus grupos carboxíla e que
tornam-se ionizados em valores de pH acima de seu pKa (pKa = 4,7).
MATERIAL E MÉTODOS: Foram utilizados quitosana(Polymar) com grau de desacetilação em torno de 90%. Os
fármacos sulfamerazina de sódio(Aldrich)e o metronidazol(Tec Pharma), o PAA 250000(Aldrich), o ácido acético(Quimibrás) e o hidróxido de sódio(Vetec) foram usados como recebidos.
As membranas de quitosana foram obtidas pelo método de evaporação do solvente em estufa a 50°C, a partir de 25 mL de uma solução a 1,5% m/v do polímero em ácido acético a 2% v/v. O tratamento das membranas foi feito com solução de PAA a 2,0 g/L, nas temperaturas de 25 °C e 60 °C em banho termostático em um período de 2h. As membranas de QUI pura e tratada foram submetidas a ensaios de permeação em banho termostático a 30 °C ± 0,1 °C. As soluções dos fármacos utilizados apresentavam concentrações de 0,1%, 0,2% e 1,0% para a sulfamerazina e 1,0% para o metronidazol. A quantidade de fármaco que difundiu de um compartimento para outro do sistema de permeação(figura 1) foi determinada por espectroscopia de UV no comprimento de onda de 260 nm. O cálculo do valor de permeabilidade foi feito por meio da equação de permeabilidade mostrada na figura 4 de acordo com (DE OLIVEIRA, 2006).
As membranas foram analisadas através de FTIR, utilizando a técnica de ATR (reflexão total atenuada) nos ângulos de incidência de 39°, 45° e 60°. A porcentagem de ganho de massa por inchamento das membranas foi determinada pela imersão destas em água destilada por um intervalo de tempo entre 15min e 48h, usando uma balança analítica, através da seguinte relação: % = ( ms – mu )*100 / ms , onde mu e ms representam, respectivamente, as massas das membranas úmidas e seca.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As membranas de quitosana pura obtidas apresentaram uma espessura média na faixa de
40μm. Após o tratamento, as membranas apresentaram um ligeiro aumento em suas espessuras na
faixa de 2μm a 12μm.
Os resultados dos ensaios de permeação da sulfamerazina de sódio e do metronidazol em
membranas de quitosana pura e tratada, nas concentrações estudadas, apresentaram um
comportamento linear da curva absorbância em função do tempo, o que possibilitou o cálculo da
permeabilidade das membranas pelo coeficiente angular das retas produzidas. Pode-se observar um
aumento do fluxo de fármaco através das membranas quando se aumenta a concentração deste,
indicado pelo maior valor do ângulo de inclinação das retas resultantes, em conformidade com a
literatura (DE OLIVEIRA, 2006). As membranas tratadas também se mostraram menos permeáveis
aos fármacos utilizados, em relação a membrana de quitosana pura.
As medidas de FTIR-ATR mostraram que as membranas tratadas apresentaram as bandas
dos grupos constituintes do complexo polieletrolítico quitosana-poli(ácido acrílico), conforme a literatura (SMITHA et al., 2004). Foi observado que o tratamento da membrana ocorreu de forma mais efetiva em sua superfície. Nos ângulos de incidência estudados, o aparecimento das bandas de absorção do complexo formado, foi mais evidente para o maior ângulo de incidência, o que representa um menor grau de penetração da luz na amostra (figura 2). Os ensaios de absorção de água mostraram um ganho percentual em massa das membranas tratadas a 25°C e a 60°C de, 110% e 115%, respectivamente, mostrando que estas se tornaram mais hidrofílicas em relação a membrana de quitosana pura, que apresentou o valor de 100%.
CONCLUSÕES: Nesse trabalho, membranas de quitosana foram tratadas com poli(ácido acrílico) em uma de suas superfícies e, foi possível estudar o efeito da formação dos complexos polieletrolíticos através das medidas de espectroscopia na região do infravermelho, permeabilidade e absorção de água. Os resultados de FTIR-ATR mostraram que a complexação entre os polímeros foi mais efetiva na superfície das membranas de quitosana. As membranas de quitosana tratadas com o poli(ácido acrílico) tornaram-se mais hidrofílicas e menos permeáveis em relação à droga modelo, confirmando assim, a formação dos complexos.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a PROPESQ e CNPQ pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] DE OLIVEIRA, H. C. L. Membranas de complexos polieletrolíticos de quitosana e poli(ácido acrílico): preparo, caracterização e estudo de permeabilidade. Dissertação (mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte (2006)
[2] IWATSUBO, T. ; KUSUMOCAHYO, S. P. SHINBO, T. Water - ethanol pervaporation
performance of asymmetric polyelectrolyte complexes membrane constructed by the diffusion poly(acrylic acid) in chitosan membrane, J. Appl. Polym. Sci, v. 86, p. 265 - 271, 2002.
[3] SMITHA, B. ; SRIDHAR, S. ; KHAN. A. A. Polyelectrolyte complexes of chitosan and poly (acrylic acid) as proton exchange membrane for fuel cells, Macromolecules, v. 37, p. 2233 - 2239, 2004.
