Membranas porosas à base de carboximetilquitosana e poli (álcool vinílico) para o tratamento de lesões de pele

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Bukzem, Andrea de Lacerda
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biomateriais; biomaterials; carboximetilquitosana; carboxymethylchitosan; membranas porosas; poli (álcool vinílico); poly (vinyl alcohol); porous membranes
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-14012019-101144/

Este trabalho teve por objetivo a produção de membranas porosas à base de carboximetilquitosana (CMQ) para serem empregadas no tratamento de lesões de pele. Inicialmente, β-quitina extraída de gládios de lula foi submetida a processo de desacetilação assistida por irradiação de ultrassom de alta intensidade (processo DAIUS), resultando em quitosana com grau médio de desacetilação (GD) 63 % e massa molecular média viscosimétrica (Mv) 10,3 ± 0,4 x 105 g mol-1. Carboximetilquitosana (CMQ) foi sintetizada sob condição heterogênea a partir da reação entre quitosana DAIUS e ácido monocloracético em meio alcalino por 4 horas a 30 °C, resultando em CMQ com Mv= 1,51 ± 0,06 x 105 g mol-1, graus médios de substituição e de desacetilação (GS) = 1,1 e GD= 70 %, respectivamente. Na segunda etapa do presente estudo, membranas porosas à base de CMQ e poli (álcool vinílico) (PVA) foram produzidas através de processo de liofilização de soluções aquosas de CMQ e PVA, ou de blendas contendo diferentes proporções mássicas CMQ/PVA, a saber 75/25, 50/50, 25/75. Em todos casos a concentração polimérica foi 0,5 % (m/v). As membranas foram caracterizadas quanto a morfologia, porosidade, capacidade de hidratação e propriedades mecânicas e térmicas (TG). Adicionalmente, foram avaliados os efeitos da reticulação com genipina nas propriedades físico-químicas e mecânicas das membranas. Os resultados dessa etapa revelaram que os materiais obtidos apresentaram superfícies porosas e poros interligados, exibindo elevadas porosidade (68,3 ± 2,5 % - 88,4 ± 1,12 %) e capacidade de hidratação (1080 ± 51 % - 2500 ± 27 %). Foi observado que a presença de PVA na blenda polimérica empregada para produzir as membranas CMQ/PVA resultou em materiais pouco solúveis em meio aquoso e termicamente mais estáveis quando comparados às membranas CMQ e PVA. Assim, a membrana preparada a partir da blenda com menor conteúdo de PVA (membrana (CMQ/PVA)75/25) exibiu maior estabilidade térmica quando comparada à membrana CMQ, sendo que estas apresentaram Tonset 280 °C e 264 °C, respectivamente. Os ensaios de tração revelaram que a partir de blendas ricas em PVA resultaram membranas mais resistentes, porém menos sujeitas a alongamento quando comparadas à membrana CMQ. Assim, as membranas (CMQ/PVA)75/25) e (CMQ/PVA)25/75 apresentaram valores de tensão na ruptura 2,6 ± 0,22 KPa e 20,91 ± 1,19 KPa, respectivamente, entretanto a última amostra apresenta menor capacidade de alongamento (5,38 ± 0,33 %) quando comparada à membrana CMQ (9,12 ± 0,62 %). De maneira geral, o processo de reticulação permitiu a obtenção de membranas estáveis em meio aquoso, e também mais porosas e mais resistentes, como as membranas R(CMQ/PVA)75/25), cuja porosidade é 88,4 ± 1,12 %, e R(CMQ), cuja tensão na ruptura é 42,18 ± 2,10 KPa. Contudo, as membranas reticuladas apresentaram menores estabilidade térmica, capacidade de absorção de água (1062,4 ± 18,2 % (R(CMQ/PVA)25/75)) e de alongamento (1,62 ± 0,23 % (R(CMQ/PVA)75/25)). Os resultados obtidos nessa etapa do estudo indicaram que, as membranas que apresentaram maior potencial para aplicação como curativo para lesões de pele foram a composta somente por CMQ reticulada com genipina (R(CMQ)) e aquela não-reticulada constituída por CMQ/PVA na proporção mássica de 25/75 ((CMQ/PVA)25/75). Com o objetivo de potencializar a sua utilização no tratamento de lesões de pele e conferir novas propriedades às membranas R(CMQ) e (CMQ/PVA)25/75, nanopartículas de ZnO ou de TiO2 foram adicionadas a essas formulações em diferentes proporções em relação à massa total de polímero, a saber 1 %, 2,5 % e 5 %, totalizando quatro novos conjuntos de amostras. Além das caracterizações físico-químicas e mecânicas, os quatro novos conjuntos de membranas também foram submetidos a ensaios in vitro de suscetibilidade à degradação enzimática e de citotoxicidade em relação à linhagem de células de fibroblastos Balb/C 3T3 clone A 31. Os resultados dessa etapa revelaram que a incorporação de nanopartículas resultou em membranas com poros mais definidos e com maior capacidade de absorção de água, a qual atingiu 3326 ± 106 % no caso da membrana (CMQ/PVA)25/75_5TiO2. Em relação à propriedades térmicas e mecânicas, os conjuntos se comportaram de maneiras diferentes de acordo com a natureza e o teor de nanopartículas e em função do material de partida. Assim, os valores de Tonset das membranas R(CMQ)_5ZnO, R(CMQ)_5TiO2 e R(CMQ) são 273 °C, 280 °C e 243 °C, respectivamente, revelando que a estabilidade térmica foi favorecida pela presença de elevado teor de nanopartículas de ZnO ou de TiO2. Entretanto, os valores de Tonset das membranas (CMQ/PVA)25/75 e (CMQ/PVA)25/75_5TiO2 foram 280 °C e 243 °C, respectivamente, revelando que a estabilidade térmica foi desfavorecida pela presença de nanopartículas de TiO2, o que não ocorreu quando nanopartículas de ZnO foram incorporadas, sugerindo a ocorrência de processo de degradação de PVA, possivelmente catalisado por TiO2. Os ensaios de tração indicam que as nanopartículas podem não estar homogeneamente dispersas na maioria das membranas estudadas, pois os resultados não permitem racionalizar tendências de comportamentos mecânicos em função da natureza e do teor de nanopartículas, e em função da membrana considerada. Assim, no caso da membrana (CMQ/PVA)25/75, a inserção de carga elevada (5 %) de nanopartículas de TiO2 resultou em membrana mais resistente à tração, mas a incorporação de teores medianos (2,5 %) de nanopartículas de ZnO tornou tal membrana mecanicamente mais frágil, o que também foi observado no caso da membrana R(CMQ), mesmo quando teor elevado de nanopartículas de TiO2 foi incorporado. A capacidade de alongamento das membranas também foi afetada pela natureza e teor de nanopartículas, mas também nesse caso não são observadas tendências claras. Desta forma, no caso das membranas (CMQ/PVA)25/75, com nanopartículas tanto de ZnO quanto de TiO2, assim como para a membrana R(CMQ) com nanopartículas de ZnO, a inserção das nanopartículas resultou em membranas com maior capacidade de alongamento. Já a incorporação de nanopartículas de TiO2 nas membranas R(CMQ) gerou membranas com menor capacidade de alongamento. Por outro lado, a presença de nanopartículas nas membranas não afetou a susceptibilidade à degradação enzimática, sendo verificado que apenas a composição da matriz polimérica influenciou a estabilidade das membranas. As membranas compostas somente por CMQ reticuladas com genipina degradaram completamente após quatro dias, ao passo que as amostras contendo PVA, independentemente da presença de nanopartículas ou de reticulação com genipina, foram apenas parcialmente susceptíveis à ação da enzima. Por fim, todas as amostras, com exceção da amostra R(CMQ)_5ZnO, se mostraram atóxicas em relação a fibroblastos Balb/C 3T3 clone A 31. De forma geral, as membranas constituídas por CMQ/PVA contendo nanopartículas de ZnO ou de TiO2 exibiram características físico-químicas, mecânicas e biológicas mais promissoras quando considerada a potencial aplicação desses materiais como curativos para lesões de pele.