AVALIAÇÃO DE MÉTODOS DE INCORPORAÇÃO DO ÁCIDO FÓLICO EM NANOPARTÍCULAS DE SÍLICA AMINOFUNCIONALIZADAS

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Materiais

Autores

Rocha, S.M. (UFPI) ; Alves, J.R.S. (UFPI) ; Nascimento, M.L.L.B. (UFPI) ; Sousa, J.M.C. (UFPI) ; Magalhães, J.L. (UFPI)

Resumo

Este trabalho propõe a avaliação de métodos de síntese para incorporação do ácido fólico (AF) em nanopartículas de sílica aminofuncionalizadas. Para isso, quatro métodos de sínteses foram avaliados: A) pH ácido, B) DMSO e trietilamina, C) solução de carbonato e D) DMSO em pH básico. Observou-se que pelo método A obteve- se um produto com excesso de AF, que é indesejável para aplicações in vitro. Os métodos B e C não se mostraram efetivos para incorporação de AF na superfície das NPs. O método D permitiu a incorporação do ácido fólico às NPs, além de reduzir o excesso de AF no produto de reação, observado por FTIR. Com isso, as NPs obtidas pelo método D se mostram as mais promissoras para futuros testes de encapsulamento de fármacos visando estudos de atividade anticâncer.

Palavras chaves

Ácido Fólico; SiO2@NH2; Funcionalização de NPs

Introdução

O ácido fólico (AF) é uma importante vitamina do complexo B que atua na biossíntese de DNA, RNA, aminoácidos, nucleotídeos e outras vitaminas (PILOSOF; ARZENI, 2019). Atualmente, o AF tem recebido grande atenção da comunidade científica pelo seu potencial na aplicação em sistemas de liberação de fármacos, principalmente, aplicados ao tratamento de câncer, em que o ácido fólico atua como agente seletivo, já que as células cancerígenas possuem sítios de interação com grupos folato (PAL et al., 2019). A conjugação do ácido fólico com polímeros e nanopartículas tem sido explorada e, nesse sentido, as nanopartículas de sílica (SiO2) se mostram promissoras para aplicações biomédicas devido sua biocompatibilidade, elevada área superficial, hidrofilicidade, boa estabilidade térmica e química, fácil obtenção, bom controle de tamanho e morfologia e superfície diversificadamente funcionalizável (GONG et al., 2019). O 3-aminopropiltrietoxisilano (3-APTES), por exemplo, pode promover a aminofuncionalização das NPs de SiO2, deixando-as aptas para interação com os grupos carboxílicos do ácido fólico, via formação de ligação amida (CAKIC et al., 2019). É válido destacar que os grupos aminos, presentes na superfície das NPs, não reagem diretamente com os grupos carboxílicos do ácido fólico, visto que as hidroxilas dos grupos carboxílicos constituem maus grupos abandonadores. Com isso, a utilização de ativadores como 1-etil-3-(3- dimetilaminopropil)carbodiimida (EDC) e N-hidroxisuccinimida (NHS) permitem a formação de um intermediário de reação mais reativo e solúvel (RAVINDRAN et al., 2003). Dessa forma, esse trabalho consiste na investigação de condições de sínteses favoráveis à incorporação do ácido fólico à superfície das NPs de sílica aminofuncionalizadas.

Material e métodos

Para obtenção das SiO2@NH2, 380 μL de TEOS e 12,0 mL de etanol foram submetidos à agitação por 30 min. Logo após, adicionaram-se 570 μL de NH4OH e o sistema foi mantido sob as condições reacionais por 24 h. Em seguida, adicionaram-se 400 μL de APTES e o sistema permaneceu sob agitação por 24 h. O nanomaterial obtido foi lavado até a obtenção do pH 7 e seco. A incorporação do ácido fólico foi realizada por quatro métodos: A) 57,5 mg de AF foram dissolvidos em 10,0 mL de tampão MES pH 5,5. Adicionaram-se 17 mg de NHS e 42 mg de EDC em 1,0 mL do tampão ao sistema que ficou sob agitação por 1 h. Feito isso, adicionou-se ao sistema uma suspensão de 100 mg de SiO2@NH2 que permaneceu sob agitação por 24 h. Por fim, o material obtido foi lavado e seco; B) 58 mg de AF, 42 mg de EDC e 20 mg de NHS foram solubilizados em uma solução constituída de 20,0 mL de DMSO e 200 μL de trietilamina e o sistema permaneceu sob agitação por 24 h. O produto foi removido por centrifugação e ao sobrenadante foram adicionadas 100 mg de SiO2@NH2 que permaneceu sob agitação por 24 h. Por fim, as NPs foram lavadas e secas. C) 27 mg de AF, 42 mg de EDC e 26 mg de NHS foram dissolvidas em 3,0 mL de solução saturada de K2CO3 e o sistema permaneceu sob agitação por 30 min. Em seguida, adicionaram-se 3,0 mL de uma suspensão 1,5% (m/v) de SiO2@NH2 e o sistema foi mantido nas condições reacionais por 24 h. Por fim, as NPs foram lavadas e secas; D) 27 mg de AF foram dissolvidas em 2,0 mL de DMSO e então adicionaram-se uma mistura constituída de 35 mg de NHS e 59 mg de EDC em 2,0 mL de DMSO ao sistema que ficou sob agitação por 30 min. Adicionaram-se, então, 3,0 mL de uma suspensão 1,5% (pH 10) de SiO2@NH2 e o sistema permaneceu sob agitação por 24 h. O material obtido foi lavado com solução de KHCO3 e etanol.

Resultado e discussão

De acordo com a Figura 1a, observa-se que as nanopartículas obtidas possuem morfologia aproximadamente esférica e tamanho médio menor que 100 nm, considerado ideal para aplicações biomédicas, já que possibilita a penetração na membrana celular. De acordo com a Espectroscopia Eletrônica na região do UV-Vis (Figura 1b), nota-se que as SiO2@NH2 apresentaram aumento da linha de base do espectro, associado a fenômenos de espalhamento de radiação devido ao tamanho nanométrico com bandas de absorção próximas à 200 nm, associadas às transições n→π*. A Incorporação do ácido fólico às NPs se deu através da observação das bandas referentes ao anel pterina (196, 216, 297 e 360 nm) presentes na estrutura do ácido fólico. A avaliação dos métodos de sínteses de incorporação de ácido fólico na superfície das SiO2@NH2 foi investigada por FTIR (Figura 2a e 2b) e permitiu observar que o método A promoveu a obtenção de um produto com excesso de ácido fólico, já que a presença da banda de absorção em 1694 cm-1 (νC=O ac. carboxílico), revela a presença de ácido carboxílico livre. A condição ácida se mostrou inviável, pois pode comprometer o ataque nucleofílico dos grupos -NH2 ao intermediário formado. Os métodos B e C se mostraram inviáveis para formação da ligação amida, visto que as bandas de absorção de ácido fólico (Figura 2a) estão ausentes. Em contrapartida, o método D se apresenta como vantajoso para incorporação de ácido fólico na superfície das SiO2@NH2, onde se observa a banda de absorção em 1643 cm-1 (νC=O amida), referente à formação de ligações amidas e inexistência da banda em 1694 cm-1, indicando a ausência de ácido fólico livre, confirmando a obtenção de um produto puro.

a) Microscopia Eletrônica de Varredura das SiO2@NH2 e b) Espectro Eletrônico na região do UV-Vis para os nanomateriais obtidos


a) Ácido Fólico e b) nanomateriais obtidos pelos métodos A, B, C e D

Conclusões

De acordo com os espectros de FTIR, observou-se que o método A permitiu a obtenção de um produto com excesso de AF, enquanto os métodos B e C não foram efetivos. O método D se mostrou eficaz na incorporação do AF, com a presença da banda em 1643 cm-1 e ausência da banda em 1694 cm-1, indicando a obtenção de um produto puro e tornando este material promissor para encapsulamento de fármacos, visando aplicação em sistemas de liberação controlada.

Agradecimentos

Agradecemos à CAPES, CNPq, Laboratório de Biodiesel e Materiais e ao LAPGENIC.

Referências

CAKIC, S. M. et al. Waterborne polyurethane-silica nanocomposite adhesives based on castor oil-recycled polyols: Effects of (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES) contento n properties, International Journal of Adhesion and Adhesives, v. 90, p. 22-31, 2019.

GONG, T. et al. Gelation of hydroxyethyl cellulose aqueous solution induced by addition of colloidal sílica nanoparticles, International Journal of Biological Macromolecules, v. 134, p. 547-556, 2019.

PAL, K. et al. Folic acid conjugated curcumin loaded biopolymeric gum acácia microsphere for triple negative breast câncer therapy in invitro and invivo model, Materials Science & Engineering C, v. 95, p. 204-216, 2019.

PILOSOF, A. M.R.; ARZENI, Z. Bioaccessibility of folic acid in egg White nanocarriers and protein digestion profile in solution and in emultion, LWT- Food Science and Technology, v. 111, p 470-477, 2019.

RAVINDRAN, S. et al. Covalent Coupling of Quantum Dots to Multiwalled Carbon Nanotubes for Electronic Device Applications, Nano Letters, v. 3, n. 4, p. 447-453, 2003.