SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DE HIDRÓXIDO DUPLO LAMELAR (HDL) INTERCALADO COM AMINOÁCIDO L-TRIPTOFANO (TRP)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Janssen, A.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Alves, C.N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Meneses, C.C.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ) ; Brito, Y.P.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ)

Resumo

O objetivo deste trabalho foi intercalar o aminoácido L-triptofano (Trp), utilizado no tratamento da depressão, em hidróxido duplo lamelar (HDL) para melhorar a ação do fármaco no organismo e realizar caracterizações físico- químicas no material híbrido. A caracterização do material foi feita através de difração de raios-X (DRX), espectroscopia no infravermelho (IR) e análise termogravimétrica (TG). A DRX mostrou que após a intercalação, foi observado um aumento no valor do espaçamento basal (d¬), atribuído à presença do Trp. O IR mostrou quatro bandas características da estrutura do aminoácido, confirmando sua presença no material híbrido. Com os resultados obtidos pelas caracterizações físico-químicas, foi possível concluir que a intercalação do Trp em HDL foi bem sucedida.

Palavras chaves

HDL; TRP; SÍNTESE

Introdução

Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) são uma classe de compostos inorgânicos que têm atraído a atenção devido a sua ampla aplicação, principalmente como carreadores de fármacos. O desenvolvimento de materiais híbridos é um campo de pesquisa que vem crescendo nos últimos anos, pois combina o conhecimento tradicional com novas abordagens e modernas tecnologias, com objetivo de atender à crescente demanda por novos materiais multifuncionais que possam ter aplicações em diversas áreas do conhecimento (CUNHA, et al., 2010). Vários trabalhos tratam da utilização de nanopartículas como carreadores de espécies de interesse biológico e terapêutico (BARAHUIE et al., 2014), usando diversos sistemas para liberação controlada de fármaco (CUNHA, et al., 2010). Exemplos recentes incluem o uso dos HDLs, pois apresentam baixa toxicidade, alta biocompatibilidade, alta capacidade de inserção de espécies iônicas e aumento da estabilidade das espécies inseridas (FARAJI; WIPF, 2009), promovendo a liberação sustentada e possibilidade de controle do alvo celular (BARAHUIE et al., 2014; CUNHA, et al., 2010). O fármaco utilizado no trabalho foi o aminoácido L-triptofano (Trp), que é essencial para o organismo e para o tratamento da depressão, pois é precursor da serotonina (BERGER, GRAY & Roth, 2009). No entanto, cerca de 95% da quantidade de Trp que entra no corpo não será convertido em serotonina; ele seguirá por outra rota biosintética (GÁL; SHERMAN, 1980), restando apenas 2 a 3% que irá para o cérebro para ser convertido. Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é intercalar o Trp em HDL, gerando o híbrido HDL-Trp, buscando aumentar a quantidade que será convertido em serotonina.

Material e métodos

A estrutura do HDL puro (de Zn-Al-NO3 e razão molar de Zn/Al = 2) foi preparada via co-precipitação através da adição gota a gota da solução aquosa de Zn(NO3)2 e Al(NO3)3. O pH da mistura foi mantido constante (pH 10) por adição simultânea de NaOH (2 M), sob atmosfera de N2 e agitação magnética a 35°C. A suspensão resultante foi agitada durante 24h a 100°C. O produto foi centrifugado a 5000 RPM durante 5 min, e o sólido obtido foi lavado várias vezes com água descarbonatada até pH 7. Por fim, o sólido foi secado á 60°C durante 24h. Para o processo de intercalação, foi utilizado o método de troca iônica. Um grama de HDL puro foi adicionado a uma solução de água descarbonatada e acetona (2:1 v/v) contendo 2,5g de Trp (pH 10 ajustado com um solução de NH4OH-7%). A solução foi mantida em constante agitação durante 24h a 24°C sob atmosfera de N2. Foram realizados os mesmos procedimentos de lavagem e secagem, como na síntese do HDL puro. Para DRX foi utilizado um Difratômetro de Raios-X (Bruker), modelo D8 Advance LAMULT, com radiação CuKα, na faixa de valores em (2θ) de 2 a 80° (λ = 1,5418 Å). Os padrões foram registrados com um passo de 0,02° e tempo de exposição de 2,6 s por passo. Os espectros de IR foram coletados em um espectrofotômetro modelo VERTEX 70 v (Bruker) e as análises foram realizadas no modo de absorbância na faixa de 4000-400cm-1. A análise termogravimétrica foi realizada em um aparelho Netzsch (STA 449F3) utilizando cadinhos de platina sob fluxo de N2 (20 mL/min), em uma taxa de 25 a 1000ºC, 5ºC por minuto. O Trp (99% de pureza) e os reagentes usados: Zn(NO3)2.6H2O (99%), Al(NO3)3.9H2O (98%) e C2H5OH (98%) foram de grau analítico e da empresa Sigma-Aldrich Brazil Ltda. A água utilizada foi purificada com um ELGA Purelab Option labwater e descarbonatada.

Resultado e discussão

Os difratogramas das amostras de HDL puro (Zn-Al-NO3) e do material híbrido (HDL-Trp) são mostrados na figura 1-A e B. Os padrões de DRX do HDL puro (figura 1-A) exibem reflexões simétricas para os planos basais (003) e (006), nas posições 9.93° e 19.96° e para os planos não basais (110) e (113), nas posições 60.38° 61.29° em (2θ) respectivamente. Já os padrões de DRX do material híbrido (figura 1-B) também apresentam os planos basais (003) e (006), característicos do HDL, porem, ao se inserir um aminoácido no HDL, é observado que algumas reflexões desaparecem ou suas posições sofrem alterações com diminuição em (2θ), isto, juntamente com a intensidade dos picos (AISAWA et al., 2001). É observado também um novo plano (009), característico da molécula intercalada. Utilizando o plano (003) foi possível estimar o valor do espaçamento basal (d) e o tamanho da partícula (t) para o HDL puro e o intercalado, juntamente com seus parâmetros de rede a e c (figura 1-C). Os espectros na região do infravermelho do HDL puro (Zn- Al-NO3) e do intercalado (HDL-Trp) são apresentados na figura 2-A. O HDL intercalado apresentou bandas em comprimentos de onda característicos do Trp (1591, 1458, 1412 e 1360), indicando a presença do aminoácido nas galerias do HDL. As curvas TG (figura 2-B) mostram um aumento significativo na estabilidade térmica do composto híbrido quando comparado ao HDL e o Trp puros, resultando em uma maior estabilidade química do Trp em altas temperaturas. Resultados semelhantes foram obtidos por Aisawa et al. (2001) que estudaram a utilização do método de co-precipitação para a intercalação de vários tipos de aminoácidos, como o Trp, utilizando a fenilalanina intercalada em diversos HDLs.

(A) e (B) são os difratogramas do HDL puro e intercalado, respectivamente e (C) é uma tabela com dados obtidos experimentalmente.


(A) mostra o espectro na região do infravermelho do HDL puro e intercalado e (B) mostram curvas TG do HDL e Trp puro e do HDL intercalado.

Conclusões

A caracterização físico-química do material híbrido mediante ao uso das técnicas DRX e IR, comprovaram que a intercalação do Trp nas galerias do HDL foi bem sucedida e o material hibrido apresenta alta cristalinidade. Através da análise termogravimétrica, pode-se concluir que houve um aumento significativo na estabilidade térmica do Trp, levando a uma maior estabilidade química do aminoácido, devido a sua intercalação em HDL. Deste modo, o objetivo do trabalho foi alcançado.

Agradecimentos

A Deus, a Universidade Federal do Pará (UFPA), ao Laboratório de Planejamento e Desenvolvimento de Fármacos (LPDF) – UFPA e ao CNPq pelo auxílio financeiro.

Referências

AISAWA, S. et al. Direct Intercalation of Amino Acids into Layered Double Hydroxides by Coprecipitation. Journal of Solid State Chemistry, v. 162, n. 1, p. 52–62, nov. 2001.
BARAHUIE et al. Development of Drug Delivery Systems Based on Layered Hydroxides for Nanomedicine. p. 7750–7786, 2014.
BERGER M., GRAY J. A. & Roth B. L. The expanded biology of serotonin. Annual Review of Medicine, vol. 60, pp. 355–366, 2009.
CUNHA, et al. Hidróxidos duplos lamelares: Nanopartículas inorgânicas para armazenamento e liberação de espécies de interesse biológico e terapêutico. Química Nova, 2010.
FARAJI, A. H.; WIPF, P. Nanoparticles in cellular drug delivery. Bioorganic & medicinal chemistry, v. 17, n. 8, p. 2950–62, abr. 2009.
GÁL E.M., SHERMAN A. D. L-kynurenine: its synthesis and possible regulatory function in brain. Neurochem Res, 5: 223-39, 1980.