Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Materiais
TÍTULO: Propriedades Dielétricas de Membranas de Colágeno_Quitosana
AUTORES: Thaines, E.H.N.S. (UFMT) ; Gozzo, C.B. (UFMT) ; Góes, J.C. (UFC) ; Costa, M.M. (UFMT)
RESUMO: O objetivo do trabalho tem como a caracterização das propriedades dielétricas de
membranas de colágeno_quitosana. As medidas foram realizadas utilizando a técnica
de Espectroscopia de Impedância, onde as propriedades dielétricas, o modulo
elétrico e a condutividade foram medidas em uma larga faixa de frequência,
variando de 1 Hz à 1 MHz, sobre a perturbação de um campo elétrico, em uma faixa
de temperatura de 313 K à 453K.
PALAVRAS CHAVES: Impedância ; Membrana; Condutividade
INTRODUÇÃO: No presente trabalho, são investigadas as propiedades dielétricas e os processos
de relaxação envolvidos nas amostras de quitosana pura e membranas de quitosana
com colágeno, utilizando-se da técnica espectroscopia de impedancia no intervalo
de 1 Hz à 1 MHz entre as temperaturas de 313 à 453K.
O colágeno, bem como a quitosana, tem um grande potencial no campo de
biomateriais. O estudo das interações no qual ocorre entre esses dois
biopolímeros são de grande importancia, principalmente, para considerar o
processamento de novos materiais usando essas macromoléculas. Portanto, um
importante biomaterial, tendo diversas aplicações como prótese, tecido
artificial, cosméticos (LEE et al., 2001) . É uma proteína composta de
aminoácidos específicos, como a glicina, prolina, hidroxiprolina e arginina,
sendo que estes constituem aproximadamente 30% das proteínas no organismo, são
estruturas resistentes e fortes, encontrados em todo o corpo: nos ossos, tendões
e ligamentos (NIMNI et al., 1988).
Por outro lado, a quitosana é um polissacarídeo catiônico, tendo muitas
propriedades biológicas úteis como biocompatibilidade, biodegradabilidade e
Bioatividade (MUZZARELLI, et al., 1988). A atividade indutiva e estimulante de
quitosana na reconstrução de tecido conjuntivo é claramente demonstrada, e
recomenda-se que a quitosana pode ser considerada uma cartilha na qual
arquitetura de tecido normal é organizada (HIRANO, et al., 1999).
MATERIAL E MÉTODOS: Colágeno ou quitosana foi dissolvido em 0.5 mL de solução ácido acético para
preparar a 0.5% (m/v) solução, respectivamente. A solução de quitosana foi
lentamente homogeneizada para obter uma membrana de colágeno/quitosana.
Foram efetuadas medidas de impedância complexa usando um analisador de
impedância Solartron 1260. O método de espectroscopia Impedância complexa
(MACDONALD, et al., 1987) tem sido usado para analisar as propriedades elétricas
e dielétricas em uma ampla faixa de frequências (1 Hz - 1 MHz) em diferentes
temperaturas (313-483 K). Propriedades dielétricas de um material é
frequentemente representada em termos de permissividade dielétrica complexa ε*,
impedância complexa Z*e módulo elétrico complexo M*, que relacionam-se uns aos
outros como: Z*=ZRe- jZIm; M*=1/ε*(ω)=j(ωC0)Z* = MRe + jMIm, onde (ZRe, MRe) e
(ZIm, MIm) são as componentes real e imaginária da impedância e modulo
respectivamente, , j=√-1é o fator imaginário e ω é a frequência angular, ω=2πf.
As amostras foram metalizadas com tinta prata em ambos os lados para garantir
bons contatos elétricos. Além disso, os estudos de dielétrico das amostras foram
complementados com medidas de perda de peso deste material.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O Módulo elétrico complexo é uma ferramenta muito importante e conveniente para
determinar, analisar e interpretar os aspectos dinâmicos do processo de
transporte elétrico do material, tais como os parâmetros (transporte/íon, tempo
de relaxação e condutividade, etc.) com a menor capacitância que ocorrem em um
sistema dielétrico.
Fig. 1a-b mostra a dependência da frequência da parte imaginária do módulo
elétrico para filme de quitosana pura. MImg(f) exibe somente um máximo na Fig.
1a-b. Pode-se notar de Fig. 1a-b que a posição de pico sofre duas mudanças
diferentes na faixa de frequência com o aumento da temperatura.
Fig. 2a-b mostra a dependência da frequência da parte imaginária do módulo
elétrico para colágeno_quitosana na proporção de 1:1 para diferentes
temperaturas. MImg(f) apresenta dois picos máximo. O primeiro pico que aparece
na Fig. 2a-b é atribuído ao colágeno e o segundo pico é atribuído a quitosana.
Esse resultado mostra que, pela adição de colágeno à quitosana, ocorre uma
interação entre os dois materiais, isto se torna evidente com o aparecimento de
dois picos.
Podemos dividir o comportamento das amostras em dois intervalos de temperatura,
o primeiro que está entre 313 à 363K e o segundo intervalo que está entre 373 à
453K. Observa-se o deslocamento dos picos para frequências mais baixas, no
primeiro intervalo de temperatura, indicando que este efeito está associado com
a eliminação de água e o reagente químico presente em ambas as amostras. No
segundo intervalo de temperatura, o deslocamento dos picos para as frequências
mais altas, em ambas as amostras, fornecem mais informações relativas a
processos de transporte de carga como mecanismo de transporte elétrico,
relaxamento de condutividade e dinâmica de íons em função da frequência e da
temperatura.
Figura 1a-b
Dependência do modulo elétrico imaginário em
diferentes frequências e temperatura.
Figura 2a-b
Dependência do modulo elétrico imaginário em
diferentes frequências e temperatura para a membrana
de colagem_quitosana na razão 1:1.
CONCLUSÕES: As amostras de colágeno_quitosana apresentam boa estabilidade e reprodutibilidade
na faixa de frequência e temperatura estudado. O deslocamento da posição do
primeiro pico para frequências menores correspondem à perda de água por parte da
membrana, resultados confirmados por análise térmica. O aparecimento de dois picos
na figura 2 mostra que foi obtido uma boa membrana, há um deslocamento da posição
dos picos com aumento de frequência e temperatura. A energia de ativação foi
obtida usando a relação de Arrenhius e os valores encontrados para a frequência
máxima dos picos foram próximas.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: HIRANO, S. Chitin and chitosan as novel biotechnological materials, Polym. Int. 48 (1999) 732-734.
LEE, C.H.; LEE, S. Y. Biomedical applications of collagen, Int. J. Pharm. 221 (1-2) (2001) 1-22.
MACDONALD, J.R. Impedance Spectroscopy, Wiley, New York, (1987).
MUZZARELLI, R.A.A.; BALDASSRRE, V.; CONTI, F.; FERREIRA, P.; BIAGINI, G. Biological activity of chitosan: ultrastructural study, Biomaterials 9 (1988) 247-252.
NIMNI, M.E.; HARKNESS, R.D. Molecular structures and functions of collagen, in: M.E. Nimni (Ed.), Collagen-Biochemistry I, CRC Press, Boca Raton, FL., 1988, 1-79.