Padronização da síntese de nanocápsulas poliméricas de PCL contendo óleo essencial de cravo para aplicação como biomaterial

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1 Padronização da síntese de nanocápsulas poliméricas de PCL contendo óleo essencial de cravo para aplicação como biomaterial J. R. Souza 1, L. H.C. Mattoso 2, M. R. de Moura 3 * 1 Departamento de Química, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP. 2 LNNA, Embrapa Instrumentação, São Carlos, SP. 3 Departamento de Física e Química, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, UNESP, Ilha Solteira, SP. *marciadqi@gmail.com Resumo As propriedades de óleos essenciais têm sido cada vez mais explorada em produtos de consumo, tais como desodorizantes, curativo, bem como em soluções de limpeza e pulverizações como agentes antimicrobianos. O cravo é uma especiaria muito apreciada desde os tempos antigos, não só por suas qualidades de sabor e culinárias, mas também por causa de seus usos terapêuticos. Nanocápsulas de PCL foram produzidas no trabalho carregadas com óleo essencial de cravo para aplicação como biomaterial. As nanocápsulas foram produzidas pelo método de nanoprecipitação. O tamanho final e estabilidade foram satisfatórios para o trabalho, favorecendo o emprego futuro desses materiais. Palavras-chave: Nanocápsulas, PCL, óleo essencial de cravo. INTRODUÇÃO A poli(ε-caprolactona), PCL, é um polímero semicristalino, tenaz e flexível. Apresenta boas propriedades mecânicas e grandes potenciais para uso como biomaterial. Sua biocompatibilidade permite aplicações nos campos biomédicos e farmacêutico. O PCL apresenta boa solubilidade em solventes orgânicos comuns e pode ser degradado enzimaticamente. 7659

2 Óleos e extratos de plantas têm sido usados como uma alternativa interessante para produzir filmes para aplicação nas mais diversas áreas, devido principalmente à eficiência da atividade antibacteriana dos óleos essenciais. Atualmente os biomateriais desempenham papéis importantes em meios biológicos, sendo muito utilizados em processos medicinais como implantes em cirurgias reconstrutivas. Esses biomateriais são melhorados em relação a biocompatibilidade com a superfície de contato, através de revestimento polimérico (1,2). Agentes ativos são compostos que atuam de maneira a minimizar ou eliminar a proliferação bactérias para prevenir infecções em pacientes além de facilitar a cicatrização (3). A encapsulação dos ativos torna-se uma alternativa viável para aumentar sua estabilidade no meio, protegendo-o de reações, além de permitir sua liberação controlada, realçando a sua presença na formulação. As nanopartículas poliméricas podem ser sintetizadas a partir de polímeros sintéticos como poliacrilatos e policaprolactona (PCL) ou polímeros naturais como gelatina e quitosana (4). Estas partículas incluem as nanocápsulas (NC) e as nanoesferas (NE). Esses dois sistemas diferem entre si segundo a composição e organização estrutural. As NC são constituídas por um invólucro polimérico e um núcleo oleoso já as NE são formadas por uma matriz polimérica e não apresentam óleo em sua composição. No nosso caso tanto as nanoesferas quanto as nanocápsulas foram obtidas pelo método de nanoprecipitação. Para a produção das nanocápsulas nós vamos utilizar o óleo essencial de cravo. O cravo-da-índia (Caryophillus aromaticus L.) é uma planta amplamente utilizada para as mais diversas aplicações, como, por exemplo, anestesia para peixes durante o transporte ou para minimizar o estresse antes do abate, ou ainda como anestésico tópico, além de ser muito utilizado na culinária. A literatura apresenta algumas publicações atribuindo atividades biológicas ao óleo de cravo-da-índia, tais como antimicrobiana, antioxidante e anestésica. O presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar nanocápsulas poliméricas de poli (ε-caprolactona) (PCL) encapsuladas com óleo essencial de cravo, de diferentes tamanhos. Além da síntese de nanoesferas poliméricas contendo apenas PCL, para comparação das propriedades com as nanocápsulas. PARTE EXPERIMENTAL Preparação das nanocápsulas de PCl 7660

3 As nanocápsulas de PCL foram sintetizadas pelo método de nanoprecipitação, que consistiu na mistura de uma fase orgânica em outra aquosa. A fase orgânica constituiu-se do polímero PCL e acetona (solvente orgânico), sob agitação magnética. A fase aquosa foi composta pelo tensoativo polissorbato 80 (Tween 80) e água deionizada (Mili-Q, Millipore). A suspensão foi mantida sob agitação durante 10 minutos e, em seguida, foi concentrada sob baixa pressão até o volume de 10 ml, com o auxílio de um evaporador rotativo. Para o encapsulamento do óleo essencial, foi feita uma segunda síntese com o mesmo método descrito acima. O óleo essencial de orégano foi inserido na fase orgânica junto com o polímero e acetona e então adicionado à fase aquosa com tensoativo. Com essa adição de óleo o material resultante foi uma nanocápsula. Sem a presença de óleo somente seguindo a síntese descrita logo acima o material resultante foi uma nanoesfera (nanopartícula). Caracterização das nanocápsulas Para a caracterização das nanocápsulas foram realizadas análises de tamanho médio e potencial zeta. A distribuição do tamanho foi medida no equipamento Zetasizer NanoZS (Malvern Instruments Inc. USA). As medidas foram realizadas em triplicata na temperatura de 25 ºC. A carga superficial das nanocápsulas foi analisada no mesmo equipamento que analisou o tamanho Zetasizer NanoZS. As partículas foram analisadas na temperatura de 25 ºC. Todas as análises foram realizadas em triplicata. Análises de estabilidade foram realizadas nas amostras após dois meses da síntese. Para a realização dessas análises foram realizadas medidas de tamanho médio e potencial zeta, apara avaliar se ocorreu ou não agregação das partículas. Para avaliar a morfologia e forma das nanocápsulas formadas foram realizadas análises de microscopia eletrônica de varredura (MEV). RESULTADOS E DISCUSSÃO Nanoesferas e nanocápsulas de diferentes propriedades foram sintetizadas com diferentes tamanhos e carga superficial. Para a análise nesse trabalho nós comparamos as características de uma nanoesfera (NEs) e uma nanocápsula (NCa). As suspensões apresentaram características de opalescência demonstrando o sucesso no processo de síntese (Fig. 1). 7661

4 Fig. 1: Fotografia Digital das suspensões: (Esquerda) Suspensão de nanocápsulas de PCL; (Direita) Somente água. Na Tabela 1 nós podemos observar os valores de tamanho médio e potencial zeta para os materiais sintetizados. Nas nanopartículas sem óleo essencial que contêm somente o polímero, o tamanho foi menor. Esse resultado era esperado, pois na síntese a termodinâmica dessa suspensão é mais favorável para formar partículas menores do que nas nanoestruturas contendo óleo essencial, nesse caso as nanocápsulas. Apesar disso, em ambos os materiais o tamanho médio das partículas está em uma escala satisfatória para várias aplicações em escala nanométrica. Na literatura as maiorias dos materiais nanoestruturados na forma de nanocápsulas apresentam tamanho médio de aproximadamente 300 nm. Tab. 1. Tamanho médio e potencial zeta das nanoestruturas. NCs Nanopartículas sem óleo essencial Nanopartículas com óleo essencial Tamanho Médio Potencial Zeta (nm) (mv) 180 ± 7,2-30 ± 1,0 340 ± 9,1-28 ± 1,2 O potencial zeta reflete o potencial na superfície das partículas, o qual é influenciado pelas mudanças na interface com o meio dispersante, em razão da dissociação de grupos funcionais na superfície da partícula ou da adsorção de espécies iônicas presentes no meio aquoso de dispersão. A maior parte dos materiais macroscópicos ou particulados em contato com um líquido adquire uma carga elétrica superficial, a qual pode ser gerada devido à dissociação de grupos ionogênicos presentes na superfície das partículas, ou devido à adsorção diferencial de íons da solução na superfície do colóide. 7662

5 A carga superficial negativa das nossas nanocápsulas é devido a característica iônica do PCL. Outro fato interessante no nosso trabalho é a grande estabilidade das soluções preparadas, ou seja, por um período de dois meses nossas suspensões estão estáveis, não apresentando indício do aparecimento de agregados. Pois essa estabilidade pode ser controlada pelo monitoramento das mudanças de tamanho e potencial zeta das nanoestruturas. E esses fatores não foram alterados no tempo de estocagem estabelecido. Na Figura 2 é possível observar micrografias de MEV das nanopartículas. Essas análises de microscopia dos nanocompósitos mostraram que as nanocápsulas apresentam tamanhos e formas uniformes. Essa uniformidade é um fator importante para futuras aplicações. Pode-se observar que o tamanho médio está realmente na escala nano, como comprovado pelas análises anteriores. Esse resultado contribui para a expansão dessa linha de pesquisa e elaboração de projetos futuros, pois é satisfatório para futuras aplicações. Fig. 2: Micrografia da suspensão diluída de nanocápsulas incorporadas com óleo essencial de cravo. CONCLUSÃO As nanopartículas poliméricas foram sintetizadas com sucesso, apresentaram confirmação de partículas em escala nanométrica em suspensão. Os resultados indicam que as nanocápsulas de PCL contendo óleo essencial apresentam significativa estabilidade química, durante o período de dois meses, não havendo indício de formação de precipitado. 7663

6 O sucesso na formação das nanocápsulas faz com que o esses materiais tenham aplicabilidade como biomateriais nos futuros trabalho. E testes antimicrobianos serão realizados para comprovação da atividade dessas nanocápsulas. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq, FAPESP, CAPES, UNESP e Embrapa. REFERÊNCIAS 1. MIGUEL, S. P.; RIBEIRO, M. P.; BRANCAL, H.; COUTINHO, P.; CORREIA, I. Thermoresponsive chitosan agarose hydrogel for skin regeneration. Carbohydrate Polymers, v.111, p , STOJKOVSKA, J.; KOSTIĆ, D.; JOVANOVIĆ, Ž.; VUKAŠINOVIĆ-SEKULIĆ, M.; MIŠKOVIĆ-STANKOVIĆ, V.; OBRADOVIĆ, B. A comprehensive approach to in vitro functional evaluation of Ag/alginate nanocomposite hydrogels. Carbohydrate Polymers, v. 111, p , OTONI, C. G.; MOURA, M. R. DE ; AOUADA, F. A.; CAMILLOTO, G. P.; CRUZ, R. S.; LOREVICE, M. V. ; SOARES, N. DE F.F.; MATTOSO, L.H.C. Antimicrobial and physical-mechanical properties of pectin/papaya puree/cinnamaldehyde nanoemulsion edible composite films. Food Hydrocolloids, v. 41, p , PANYAM, J.; LABHASETWAR, V. Biodegradable nanoparticles for drug and gene delivery to cells and tissue. Advanced Drug Delivery Reviews, v. 55, p , PADRONIZATION OF SYNTHESIS OF NANOCAPSULE PCL POLYMER CONTAINING CLOVE ESSENTIAL OIL FOR BIOMATERIALS APPLICATION ABSTRACT Essentials oils properties of have been increasingly exploited in consumer products such as deodorants, dressing, bandages, as well as in cleaning solutions and sprays as antimicrobial agents [1]. The clove is a well appreciated spice since the ancient times not 7664

7 only by its flavor and culinary qualities, but also because of its therapeutic uses. PCL nanocapsules were produced in this work with clove essential oil for application as biomaterial. The nanocapsules were produced by the nanoprecipitation method. The final size and stability were satisfactory for work, favoring the future employment of these materials. Key-words: Nanocapsule, PCL, clove essential oil. 7665