Publicação
Híbridos de gel polimérico em sílica mesoporosa estruturalmente ordenada para liberação controlada de fármacos
| Resumo: | Materiais mesoporosos ordenados têm sido objeto de um número crescente de estudos em aplicações distintas. A sílica mesoporosa com estrutura hexagonal, SBA-15, apresenta elevada área superficial (690-1040m2.g-1) e tamanho de poros usualmente em torno de 4,6 a 30nm, sendo assim, um material apropriado para incorporar e liberar uma grande variedade de moléculas. Géis poliméricos termossensíveis também são exemplos muito estudados para esse fim. Um desses géis é o poli(N-isopropilacrilamida), que apresenta temperatura de transição de fases (Tt) em torno de 32ºC. Abaixo desta temperatura ele encontra-se no estado expandido, quando em contato com água, e acima dela o hidrogel sofre uma contração expulsando a água de seu interior. Portanto, a combinação do material mesoporoso SBA-15 com o gel polimérico poli(N-isopropilacrilamida) pode conduzir à formação de um material com potencial para aplicação como dispositivos para liberação controlada de drogas. Neste trabalho, estudou-se a síntese e caracterização do material híbrido SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) para avaliar sua aplicação como sistema de liberação controlada do fármaco atenolol. O híbrido SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) foi sintetizado por duas rotas distintas denominadas de Rota 1 e Rota 2. Na Rota 1 a matriz inorgânica foi sintetizada conjuntamente com o gel polimérico. Na rota 2, foi feita a adsorção de monômeros nos poros do SBA-15, seguida pela polimerização in situ, obtendo-se desta forma, diferentes proporções gel polimérico/sílica. A caracterização do SBA-15, do P(N-iPAAm) e dos híbridos foi feita por Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Adsorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Espectroscopia UV-VIS por Reflectância Difusa. Por meio da técnica de espectroscopia de absorção na região do infravermelho, foi possível observar, a partir dos espectros das amostras híbridas, bandas de absorção características das vibrações da rede de sílica, bem como bandas de absorção referentes às vibrações do material polimérico indicando a incorporação de P(N-iPAAm) na estrutura da sílica. A presença do fármaco atenolol no material mesoporoso e nos híbridos também pode ser confirmada por meio das medidas de FTIR. A estabilidade térmica e as degradações que ocorrem nos componentes puros, bem como nos híbridos, com e sem atenolol, foram investigadas e estabelecidas pela análise termogravimétrica. Por meio da TG foi possível quantificar a presença do gel polimérico e do atenolol nos híbridos sintetizados neste trabalho. A presença do gel conduziu a alterações na estrutura do material final, com a diminuição da área superficial, tamanho e volume de poros. Uma diminuição na simetria das histereses foi observada apósformação do P(N-iPAAm), provavelmente devido à presença de constrições na estrutura de poros do material. Tanto na amostra pura como nas amostras híbridas observou-se uma distribuição de tamanho de poros bimodal. No caso da amostra pura, essa distribuição bimodal pode ser devido à presença de mesoporos de diferentes diâmetros, como, por exemplo, mesoporos primários e secundários. Já para as amostras híbridas, talvez a presença de poros com constrições seja a causa da distribuição bimodal. As isotermas de adsorção das amostras mesoporosas incorporadas com o fármaco apresentaram-se similares aquelas das amostras puras (SBA-15 e híbridos), mantendo as características mesoporosas. Entretanto, o volume total de nitrogênio adsorvido diminuiu para todas as pressões relativas, indicando que o fármaco talvez tenha sido adsorvido nos poros desses materiais. Os resultados de MEV, MET e SAXS do SBA-15 e dos híbridos revelaram uma estrutura bem ordenada de mesoporos, característica intrínseca desses materiais. Por meio das medidas de ressonância magnética nuclear de 13C de estado sólido (RMN-MAS) nas amostras híbridas, foi possível caracterizar o gel P(N-iPAAm) na matriz de sílica. Com as medidas de UV-VIS por reflectância difusa, realizadas com as amostras híbridas e o SBA-15, foi possível identificar a presença do gel polimérico nas amostras híbridas. O SBA-15 e os híbridos sintetizados, na forma de pó, foram colocados em solução de atenolol, com concentração de 10mg.mL-1, para incorporação do fármaco. Após incorporação, a mistura foi filtrada e o material retido no filtro foi prensado para produção de pastilhas. A quantidade do fármaco atenolol incorporado tanto no SBA-15 quanto nos híbridos SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) foi de 17 a 18% (m/m). A liberação de atenolol, a partir da amostra mesoporosa pura e dos híbridos, foi realizada em diferentes temperaturas e conduzida por meio de fluxo contínuo, de forma analisar a influência da temperatura na cinética de liberação de atenolol. A resposta do sistema híbrido, como um dispositivo para liberação de drogas, foi influenciada pela contração volumétrica do P(N-iPAAm). Abaixo da temperatura de solução crítica inferior, a liberação do atenolol é governada pelo comportamento de fases do gel P(N-iPAAm), enquanto que, acima dessa temperatura, a droga liberada depende essencialmente da temperatura. Esses resultados são promissores para estudos da capacidade de adsorção e cinética de liberação de fármacos a partir da estrutura porosa do híbrido modulada pela incorporação do gel polimérico. |
|---|---|
| Autores principais: | Andreza de Sousa |
| Assunto: | poli(N-isopropilacrilamida) híbridos orgânico-inorgânicos atenolol síntese liberação controlada de fármacos SBA-15 caracterização estrutural Engenharia quimica |
| Ano: | 2019 |
| País: | Brasil |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | IBICT |
| Idioma: | português |
| Origem: | Oasisbr |
| Resumo: | Materiais mesoporosos ordenados têm sido objeto de um número crescente de estudos em aplicações distintas. A sílica mesoporosa com estrutura hexagonal, SBA-15, apresenta elevada área superficial (690-1040m2.g-1) e tamanho de poros usualmente em torno de 4,6 a 30nm, sendo assim, um material apropriado para incorporar e liberar uma grande variedade de moléculas. Géis poliméricos termossensíveis também são exemplos muito estudados para esse fim. Um desses géis é o poli(N-isopropilacrilamida), que apresenta temperatura de transição de fases (Tt) em torno de 32ºC. Abaixo desta temperatura ele encontra-se no estado expandido, quando em contato com água, e acima dela o hidrogel sofre uma contração expulsando a água de seu interior. Portanto, a combinação do material mesoporoso SBA-15 com o gel polimérico poli(N-isopropilacrilamida) pode conduzir à formação de um material com potencial para aplicação como dispositivos para liberação controlada de drogas. Neste trabalho, estudou-se a síntese e caracterização do material híbrido SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) para avaliar sua aplicação como sistema de liberação controlada do fármaco atenolol. O híbrido SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) foi sintetizado por duas rotas distintas denominadas de Rota 1 e Rota 2. Na Rota 1 a matriz inorgânica foi sintetizada conjuntamente com o gel polimérico. Na rota 2, foi feita a adsorção de monômeros nos poros do SBA-15, seguida pela polimerização in situ, obtendo-se desta forma, diferentes proporções gel polimérico/sílica. A caracterização do SBA-15, do P(N-iPAAm) e dos híbridos foi feita por Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Análise Termogravimétrica (TG), Adsorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos (SAXS), Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Raios X (XPS), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Espectroscopia UV-VIS por Reflectância Difusa. Por meio da técnica de espectroscopia de absorção na região do infravermelho, foi possível observar, a partir dos espectros das amostras híbridas, bandas de absorção características das vibrações da rede de sílica, bem como bandas de absorção referentes às vibrações do material polimérico indicando a incorporação de P(N-iPAAm) na estrutura da sílica. A presença do fármaco atenolol no material mesoporoso e nos híbridos também pode ser confirmada por meio das medidas de FTIR. A estabilidade térmica e as degradações que ocorrem nos componentes puros, bem como nos híbridos, com e sem atenolol, foram investigadas e estabelecidas pela análise termogravimétrica. Por meio da TG foi possível quantificar a presença do gel polimérico e do atenolol nos híbridos sintetizados neste trabalho. A presença do gel conduziu a alterações na estrutura do material final, com a diminuição da área superficial, tamanho e volume de poros. Uma diminuição na simetria das histereses foi observada apósformação do P(N-iPAAm), provavelmente devido à presença de constrições na estrutura de poros do material. Tanto na amostra pura como nas amostras híbridas observou-se uma distribuição de tamanho de poros bimodal. No caso da amostra pura, essa distribuição bimodal pode ser devido à presença de mesoporos de diferentes diâmetros, como, por exemplo, mesoporos primários e secundários. Já para as amostras híbridas, talvez a presença de poros com constrições seja a causa da distribuição bimodal. As isotermas de adsorção das amostras mesoporosas incorporadas com o fármaco apresentaram-se similares aquelas das amostras puras (SBA-15 e híbridos), mantendo as características mesoporosas. Entretanto, o volume total de nitrogênio adsorvido diminuiu para todas as pressões relativas, indicando que o fármaco talvez tenha sido adsorvido nos poros desses materiais. Os resultados de MEV, MET e SAXS do SBA-15 e dos híbridos revelaram uma estrutura bem ordenada de mesoporos, característica intrínseca desses materiais. Por meio das medidas de ressonância magnética nuclear de 13C de estado sólido (RMN-MAS) nas amostras híbridas, foi possível caracterizar o gel P(N-iPAAm) na matriz de sílica. Com as medidas de UV-VIS por reflectância difusa, realizadas com as amostras híbridas e o SBA-15, foi possível identificar a presença do gel polimérico nas amostras híbridas. O SBA-15 e os híbridos sintetizados, na forma de pó, foram colocados em solução de atenolol, com concentração de 10mg.mL-1, para incorporação do fármaco. Após incorporação, a mistura foi filtrada e o material retido no filtro foi prensado para produção de pastilhas. A quantidade do fármaco atenolol incorporado tanto no SBA-15 quanto nos híbridos SBA-15/poli(N-isopropilacrilamida) foi de 17 a 18% (m/m). A liberação de atenolol, a partir da amostra mesoporosa pura e dos híbridos, foi realizada em diferentes temperaturas e conduzida por meio de fluxo contínuo, de forma analisar a influência da temperatura na cinética de liberação de atenolol. A resposta do sistema híbrido, como um dispositivo para liberação de drogas, foi influenciada pela contração volumétrica do P(N-iPAAm). Abaixo da temperatura de solução crítica inferior, a liberação do atenolol é governada pelo comportamento de fases do gel P(N-iPAAm), enquanto que, acima dessa temperatura, a droga liberada depende essencialmente da temperatura. Esses resultados são promissores para estudos da capacidade de adsorção e cinética de liberação de fármacos a partir da estrutura porosa do híbrido modulada pela incorporação do gel polimérico. |
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