SINTESE DE NANOPARTICULAS A BASE DE GOMA DO CAJUEIRO E POLIACRILAMIDA. Durcilene A. da Silva 1, Raquel E. de Moura 1, Regina C. M de Paula 1, Haroldo C.B. Paula 2, Judith P. A. Feitosa 1 * 1 Departamento de Química Orgânica e Inorgânica da UFC-C. Postal 12.2, 6.455-76, Fortaleza/Ce durcileneas@yahoo.com.br; rpaula@dqoi.ufc.br; judith@dqoi.ufc.br* 2 Departamento de Química Analítica e Físico- Química da UFC hpaula@ufc.br Synthesis of cashew gum-polyacrylamide nanoparticles Nanoparticles based on cashew gum and polyacrylamide have been prepared by template polymerization of acrylamide in cashew gum solution under the presence of crosslinker-nn-methylene bisacrylamide. The resultant nanoparticles were studied by DLS and zeta potential measurements. It was found that the size of resultant nanoparticles ranges from 64 to 414 nm and depends on polysaccharide/monomer ratio and ph. Introdução Nanopartículas poliméricas tem recebido crescente atenção nas ultimas décadas em função da sua ampla possibilidade de utilização indo desde a obtenção de nano reatores (1) a síntese de novos veículos para a liberação de fármacos (2). Com o propósito de melhorar a resposta terapêutica para a liberação de medicamentos é importante controlar o tamanho de partícula da matriz polimérica. Partículas na escala submicro têm o seu tempo de circulação prolongado e são eficientes como carreadores de fármacos, enzimas e proteínas. Materiais sintéticos diversos têm sido utilizados para a preparação de nanopartículas tais como policaprolactona (3), poliláticos e seus copolímeros (4), principalmente devido serem biodegradáveis e biocompatíveis. Entretanto, o caráter hidrofóbico dessas nanopartículas pode limitar a sua utilização como carreadores de alguns fármacos. Sistemas à base de polímeros hidrofílicos e rotas de síntese mais simples, sem o uso de solventes orgânicos, têm sido buscados e testados para a obtenção de nanopartículas. As rotas de síntese sem o uso de solventes orgânicos eliminam as dificuldades encontradas para a sua remoção. Os polissacarídeos de um modo geral podem ser apropriados para a obtenção de nanopartículas aplicáveis na área medica principalmente em função de suas característica físico-químicas e bicompatibilidade. A obtenção de nanopartículas à base de quitosana e sem o uso de solventes orgânicos foi testada por Hu e col (5) através da polimerização do acido acrílico em solução de quitosana, sendo obtido partículas com tamanho no intervalo de 5-4 nm. Mais recentemente nanopartículas
sensíveis à variação de ph e com tamanho de partícula de 4-14 nm foram obtidas por meio de copolimerização por enxertia de ácido acrílico a dextrana na presença de N,N' metilenobisacrilamida (MBA) como agente reticulante (6). Os autores observaram que o tamanho e a estrutura da superfície das nanopartículas obtidas de polissacarídeos e polímeros sintéticos podem ser controlados pela composição utilizada e pelo processo de preparação escolhido. A goma do cajueiro, um polissacarídeo de origem vegetal muito abundante no nordeste do Brasil, pode ser utilizada para a obtenção de novos materiais em associação com outros polímeros. A goma do cajueiro um heteropolissacarídeo constituído de β-d-galactose (72-73%), α-d-glucose (11-14%), arabinose (4,6%), ramnose (3-4%), ácido glucurônico (4-7%) e 5-8 % de proteína (7,8). O polissacarídeo apresenta distribuição com massa molar de 1,86x1 5 g/mol (9). Neste trabalho a goma do cajueiro em associação com a poliacrilamida foi utilizada para a obtenção de nanopartículas. Experimental Material Acrilamida (Am) e o iniciador persulfato de potássio (K 2 S 2 O 8 ), foram fornecidos da MERCK. O reticulante N,N' metilenobisacrilamida (MBA) é oriundo da PHARMACIA BIOTECH. A goma do cajueiro (GC) foi fornecida pela EMBRAPA, Ceará. Preparação da GC-PAM nanopartícula As nanopartículas de goma de cajueiro e poliacrilamida foram sintetizadas utilizando per sulfato de potássio como iniciador. Inicialmente, a goma (5 mg) foi dissolvida em 1 ml de água destilada. O monômero foi então, adicionado e o sistema mantido sob agitação e fluxo continuo de nitrogênio. K 2 S 2 O 8 (KPS) foi adicionado. Depois de 2 min uma quantidade determinada de reticulante MBA foi adicionada. O sistema foi mantido a 6 C por 4 h e então o produto obtido foi submetido à diálise contra água destilada utilizando membranas com exclusão de 14. para remoção do monômero/oligômeros. A solução final foi liofilizada. Para investigar a influência da razão entre monômero/polissacarídeo (GC/Am), três produtos foram sintetizados mantendo constante a razão monômero/iniciador (Am:KPS) e monômero/reticulante (Am:MBA) (Tabela 1). O numero de mols de GC foi calculado com base na unidade monossacarídica de galactose.
Tabela 1 Condição reacional para a síntese de GC-PAM nanopartículas Razão molar amostra GC/Am (Am:KPS) (Am:MBA) N1 1 7 1 N2 2 7 1 N3 3 7 1 Tamanho de partícula e potencial zeta A distribuição de tamanho e o potencial zeta das nanopartículas sintetizadas foram obtidos utilizado o equipamento Nano Zetasizer da Malvern modelo...as amostras foram suspensas em água deionizada e filtradas em membrana milipore,22 µm. Para investigar a sensibilidade das nanopartículas ao ph, as mesmas foram suspensas em soluções tampão fosfato (ph 4,7; 7,4 e 9,1) e força iônica constante (I=,2). Resultados e Discussão O rendimento (R) da síntese de nanopartículas foi calculado a partir da seguinte relação: R= (Ws /Wt)x1 onde: Ws = a massa de nanopartículas após liofilização; Wt = a massa total de reagentes durante a síntese. O rendimento obtido para os produtos sintetizados foi de ~ 62%. A distribuição do tamanho das nanopartículas, preparadas pela polimerização da acrilamida na presença de goma do cajueiro com várias razões GC/Am foi analisada em meio aquoso (Figura 1). Pode-se observar para todos os produtos uma distribuição heterogênea com diâmetro médio de partícula variando de 62-414 nm. Os menores tamanhos de partícula foram obtidos para o produto n1, para o qual a razão GC/Am é igual a 1. Os resultados indicam que a composição GC/Am tem forte influência no tamanho de partícula formado. Resultados similares foram obtidos para nanopartículas de quitosana/ácido acrílico (5) cujo tamanho de partícula variou entre 26-293nm.
Intensity (%) 3 2 1 N1 Intensidade %.1 1 1 1 1 1 4 3 2 1 N2 2 15 N3 1 5 Figura 1 Distribuição de tamanho das nanopartículas de GC/Am. Foi observado um aumento do tamanho de partículas para a primeira distribuição a medida que aumenta a proporção de goma no graft. Aumentou também a contribuição dessas nanopartículas de menor tamanho. Tabela 2 Tamanho de partícula e potencial zeta para as GC-PAM nanopartículas. Amostra GC/Am D1 D2 Potencial zeta nm % nm % (mv) N1 1 216 93,3 45,1 6,7-2,6 N2 2 414 87,6 73,5 12,4-17,8 N3 3 262 64,1 93,7 35,9-19,9 A tabela mostra que o potencial zeta na superfície das partículas de goma do cajueiro/poliacrilamida tem carga negativa de aproximadamente 18-2 mv. A superfície carregada negativamente das partículas pode ser devido à presença do polissacarídeo, pois o mesmo apresenta caráter aniônico..1 1 1 1 1 1 Tamanho Size de (d.nm) partícula (nm) O efeito do ph na distribuição do tamanho de partículas foi avaliado utilizando soluções tampão ph 4,7; 7,4 e 9,1. Para o produto N1 a mudança de ph do meio tem forte influência na distribuição de tamanho das partículas (Figura 2). Pode-se notar que as nanopartículas suspensas em solução tampão apresentaram uma distribuição de tamanho mais homogênia.
6 Intensity (%) 5 4 3 2 ph=4,7 1 Size Distribution by Intensity 1 8 ph=7,4 Intensidade % Intensity (%) 6 4 2.1 1 1 1 1 1 8 6 4 2 ph=9,1.1 1 1 1 1 1 Size (d.nm) Tamanho de partícula (nm) Figura 2 Efeito do ph na distribuição de tamanho das nanoparticulas do sistema N1. O aumento de tamanho de partícula com o aumento de ph do meio foi observado tanto para o sistema N1 quanto para o N2 até ph 7,4. Provavelmente houve a dissolução das nanoparticulas para o sistema N2 com o aumento do ph para 9,1 (Tabela 3). Tabela 3 Tamanho de partícula e potencial zeta para as GC-PAM nanopartículas. N1 N2 ph Potencial zeta (mv) D (nm) ph Potencial zeta (mv) D(nm) D1 D2 4,7-11,5 113 4,7-7, 197 11,1 7,4-13,4 219 7,4-18,2 379-9,1-12,1 283 9,1-11,6 83 7,14 O efeito do ph na potencial zeta da superfície das nanopartículas também foi analisado. Podemos observar um pequeno aumento no valor de potencial para o sistema N1 e uma mudança mais efetiva para o sistema N2. Conclusões Nanopartículas de goma do cajueiro e poliacrilamida podem ser obtidas por uma rota simples e sem o uso de solventes orgânicos. A distribuição de tamanho das partículas obtidas se mostrou dependentes da razão GC/Am e sensíveis a variações de ph.
Agradecimentos Rede Nanoglicobiotec/CNPq Referências Bibliográficas 1. M. Rutnakornpituk; M. S. Thompson; L. S. Harris; KE Farmer A. R. Esker; J. S. Riffl Polymer. 22, 43, 2337. 2. S. Y. Liu;V. M. J. Weaver; M. Save; S. P. Armes Langmuir. 22,18, 835. 3. M. Guzman; M. R. Aberturas; M. Rodrigues-Puyol; J. Molpeceres Drug delivery.2,7, 215. 4. H.X. Ge; Y. Hu; S.C. Yang; X.Q. Jiang; C. Z. Yang.J. Appl. Polym Sci.2,75,874. 5. Y. Hu; X. Jiang; Y. Ding; H.Ge; Y.Yuan; C.Yang. Biomaterials, 22,23,3193. 6. M. Tang; H. Dou; K. Sun. Polymer. 26,47,728 7. R.C. M., de Paula; J. F Rodrigues; carbhydr. Polym., 1995, 26, 177. 8. R. C. M de Paula; F. Heatley; P.M Budd, Polymer International. 1998, 45, 27. 9. Silva, D. A., Hidrogéis e copolímeros de Goma do Cajueiro e Poliacrilamida (22) Dissertação de Mestrado apresentada ao Departamento de Química Inorgânica-UFC, Fortaleza