Autores
Nascimento, A. (UFPI) ; Silva, A. (UFPI) ; Lima, I. (UFPI) ; Sousa, H. (UFPI) ; Borges, J. (UFPI) ; Osajima, J. (UFPI) ; Silva-filho, E. (UFPI) ; Alves, D. (UFPI)
Resumo
Um hidrogel a base de mesocarpo de babaçu (HMB), constituído principalmente por
amido, foi sintetizado. Sua estrutura e composição química foram investigados,
usando difratometria de raios-X (DRX), espectroscopia de infravermelho com
transformada de Fourier (FTIR) e análise termogravimétrica (TG). Testes de
intumescimento, ponto de carga zero, ecotoxicidade frente a Artemia salina e os
estudos de adsorção por influência do tempo, pH, concentração e temperatura foram
investigados, todos comparados com os resultados para o mesocarpo. Os resultados
mostraram que HMB apresentou capacidade de intumescimento de 28852 % e espectros
típicos de amido. Por fim, os hidrogéis não demonstram toxicidade, e o hidrogel
tem potencial para aplicação na adsorção de Ibuprofeno.
Palavras chaves
amido; hidrogel; ibuprofeno
Introdução
Os hidrogéis são materiais adsortivos compostos por polímeros ligados através de
reticulação química ou física de tal forma, que possam absorver e reter grandes
volumes de água dentro de sua rede tridimensional, sem se dissolverem, mantendo
sua rede estável mesmo no estado intumescido (MOHD AMIN et al., p.465, 2012).
Essa alta capacidade de intumescimento dos hidrogéis se deve à presença de
grupos hidrofílicos, como -OH, -COOH e -SO3H. Os hidrogéis vem ganhando
notoriedade em diferentes campos, incluindo aplicações biomédicas, farmacêuticas
e agricultura (SOUSA et al., p.2, 2021). Como os polissacarídeos naturais
apresentam excelente biocompatibilidade e são biodegradáveis, estão sendo
considerados no processo de síntese dos hidrogéis devido à sua viabilidade
econômica e ecológica e ainda, melhoram a biodegradabilidade, hidrofilicidade e
biocompatibilidade de hidrogéis (GUILHERME et al., p.365, 2015). A palmeira
babaçu (Orbignya sp.) é nativa do Brasil, Guiana, Suriname e Bolívia. Seu fruto
é um valioso recurso natural nas regiões Norte e Nordeste do Brasil e consiste
em 4 partes: epicarpo (11%), mesocarpo (23%), endocarpo (59%) e amêndoa (7%). O
mesocarpo possui composição química composta por amido, umidade, proteínas,
fibras, lipídios, carboidratos e cinzas. O amido é um dos materiais mais
econômicos e disponíveis para preparação de hidrogéis, sendo também um dos mais
abundantes geopolímeros, constituídos por amilose e amilopectina (GHOSH et al.,
p. 112, 2018). Neste trabalho, um hidrogel foi sintetizado a base de mesocarpo
de babaçu para posterior aplicação em adsorção do fármaco Ibuprofeno.
Material e métodos
0,05 g de mesocarpo foram dissolvidos em 30,0 mL de água deionizada, em 30
minutos. Posteriormente, 2,0 g de acrilamida foi incluída e logo em seguida
adicionou-se o iniciador, persulfato de potássio (KPS), 0,0160 g, sob agitação e
borbulhamento de gás nitrogênio para diminuir o efeito do oxigênio na reação de
polimerização radicalar. Em seguida, 0,024 g do agente de reticulação, N´,N´-
metilenobisacrilamida (MBA) foi inserido, para que após 5 min de borbulhamento
de nitrogênio, o acelerador N,N,N´,N´–tetrametilenodiamina (TEMED) fosse
incluído no meio reacional. O sistema foi fechado e mantido sob agitação até
atingir o ponto de gel. Seguidamente, o hidrogel formado foi mantido por 12 h
sob ambiente com N2. O hidrogel formado, HMB, foi submetido à reação de
hidrólise alcalina com NaOH (0,5 mol) durante 1 h e a 50 oC, lavado com água
deionizada e liofilizado. Para os testes de intumescimento, 10,0 mg de HMB seco
foram imersos em 20,0 mL de água destilada, água de torneira, soluções com pHs
4, 7 e 10 que, após inchadas foram removidas do meio e a razão de
intumescimento calculada. Para os testes de adsorção, o efeito do tempo na
adsorção do fármaco foi avaliado utilizando 20,0 mL da solução de Ibuprofeno
(2000,0 mg L-1) em contato com 20,0 mg dos adsorventes, mesocarpo e HMB que
ficaram sob agitação (100 rpm) por diferentes tempos, variando entre 0 a 240
min, encontrado o tempo ótimo de máxima adsorção, e em seguia fez-se o estudo da
influência do pH. As isotermas de adsorção foram determinadas adicionado 20,0 mg
de HMB em contato com 20,0 mL da solução de Ibuprofeno em diferentes
concentrações, variando de 100 a 1000 mg L-1, no ótimo valor de pH e tempo para
adsorção. O conjunto foi mantido sob agitação (100 rpm) em 298 K.
Resultado e discussão
Para o teste de intumescimento, a amostra HMB apresentou resultados parecidos
para os pHs 4, 7 e 10, a saber, 27.158, 27.771 e 28.852 %. Para o FTIR, o
mesocarpo de babaçu, demonstrou a presença de C–O–C em 1158 cm−1 e flexão de H2O
a 1640 cm−1, bandas em 860, 769 e 710 cm −1 podem ser atribuídas às vibrações de
ésteres e anéis aromáticos monossubstituídos e bandas características de
estiramento C-O, -C=O e -C=C- (NASCIMENTO; OLIVEIRA; LEITE, p. 6, 2019). Para
HMB, a banda observada no intervalo entre 3600 e 3000 cm−1 pode ser atribuído à
sobreposição da vibração de estiramento N-H e O-H (SOUSA et al., p. 4, 2021). A
vibração característica do monômero acrilamida em torno de 1670 cm-1 e as bandas
de amido são mascaradas pelas bandas da poliacrilamida (BHATTACHARYYA; RAY, p.
3718, 2014). O teste de ecotoxicidade frente a Artemia salina demonstrou que
após 24h, a quantidade de náuplios vivos foi superior a 80%, em todas as
concentrações utilizadas e depois de 48h, a quantidade de náuplios vivos
permaneceu a mesma. O DRX do HMB mostrou uma amostra de natureza amorfa. O pHpcz
do mesocarpo foi 4 e o pHpcz do HMB foi 8,5 e em qualquer pH < 8,5, a superfície
do adsorvente torna-se carregado negativamente, o que aumenta a adsorção de
moléculas de fármaco carregadas negativamente via força eletrostática de atração
Em relação a TG, no mesocarpo ocorre a degradação da estrutura do polissacarídeo
e para o HMB, quatro eventos térmicos (SHARMA et al., p. 9, 2021). Houve rápida
adsorção do fármaco modelo Ibuprofeno no HMB, nos primeiros 30 minutos,
ocorrendo devido à rápida difusão e interações de superfície do hidrogel. (MELO
et al., p.365, 2018). A quantidade de adsorção máxima e os pHs ótimos para HMB
e mesocarpo foram, respectivamente; 80,2 mg g-1 e 26,74 mg g-1.
Conclusões
Um hidrogel de mesocarpo de babaçu foi sintetizado e as análises FTIR, DRX
confirmaram seu ato conteúdo de amido. HMB não apresentou toxicidade e o pHpcz foi
determinado em 8,5. Quanto aos testes de adsorção, houve rápida adsorção de HMB
com Ibuprofeno, ocorrendo devido à rápida difusão e interações de superfície do
hidrogel. A quantidade de adsorção máxima foi maior que a do mesocarpo, mostrando
o hidrogel produzido como promissor para adsorção de fármaco.
Agradecimentos
Os autores agradecem a UFPI, LIMAV, LEB, Capes, CNPq, FAPEPI, pelo apoio
financeiro e estrutural.
Referências
BHATTACHARYYA, R.; RAY, S. K. Enhanced adsorption of synthetic dyes from aqueous solution by a semi-interpenetrating network hydrogel based on starch. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, v. 20, n. 5, p. 3714–3725, 2014.
GHOSH, A.; SANTOS, A. M. S.; CUNHA, J. R.; DASGUPTA, A.; FUJISAWA, K.; FERREIRA, O.P.; LOBO, A. O.; TERRONES, M.; VIANA, B. C. CO2 Sensing by in-situ Raman spectroscopy using activated carbon generated from mesocarp of babassu coconut. Vibrational Spectroscopy, v. 98, n. June, p. 111–118, 2018.
GUILHERME, M. R.; AOUADA, F. A.; FAJARDO, A. R.; MARTINS, A. F.; PAULINO, A. T.; DAVI, M.; F.; T.; RUBIRA, A. R.; MUNIZ, E. C. Superabsorbent hydrogels based on polysaccharides for application in agriculture as soil conditioner and nutrient carrier: A review. European Polymer Journal, v. 72, p. 365–385, 2015.
MELO, B. C.; PAULINO, F. A.; CARDOSO, V. A.; PEREIRA, A.; FAJARDO, A. R.; RODRIGUES, F. Cellulose nanowhiskers improve the methylene blue adsorption capacity of chitosan- g -poly ( acrylic acid ) hydrogel. Carbohydrate Polymers, v. 181, n. August 2017, p. 358–367, 2018.
MOHD AMIN, M. C. I.; AHMAD, N.; HALIB, N.; AHMAD, I. Synthesis and characterization of thermo- and pH-responsive bacterial cellulose/acrylic acid hydrogels for drug delivery. Carbohydrate Polymers, v. 88, n. 2, p. 465–473, 2012.
NASCIMENTO, J. M.; DE OLIVEIRA, J. D.; LEITE, S. G. F. Chemical characterization of biomass flour of the babassu coconut mesocarp (Orbignya speciosa) during biosorption process of copper ions. Environmental Technology and Innovation, v. 16, p. 100440, 2019.
SHARMA, G.; KUMAR, A.; NAUSHAD, M.; THAKUR, B.; VO, D.; GAO, B.; AL-KAHTANI, A.; STADLER, F. Adsorptional-photocatalytic removal of fast sulphon black dye by using chitin-cl-poly(itaconic acid-co-acrylamide)/zirconium tungstate nanocomposite hydrogel. Journal of Hazardous Materials, v. 416, n. March, p. 125714, 2021.
SOUSA, H.; LIMA, I.; NERIS, L.; SILVA, A.; NASCIMENTO, A.; ARAÚJO, F.; RATKE, R.; SILVA, D.; OSAJIMA, J.; SILVA-FILHO, E. Superabsorbent hydrogels based to polyacrylamide/cashew tree gum for the controlled release of water and plant nutrients. Molecules, v. 26, n. 9, p. 1–19, 2021.
