Autores
Silva, N.C. (UFVJM) ; Santos, L.S.D. (UFVJM) ; Rodrigues, J.S. (UFVJM) ; Paiva, A.E. (AMBER/TRINITY COLLEGE DUBLIN) ; Vasques, J.F.B. (AMBER/TRINITY COLLEGE DUBLIN) ; Borsagli, F.G.L.M. (UFVJM)
Resumo
O uso de fibras vegetais na extração de nano-cristais de celulose pode ser uma
alternativa promissora, principalmente, para a obtenção de hidrogéis para
aplicações biomédicas. Nesse enfoque, o presente trabalho produziu hidrogéis de
carboximetilcelulose com incorporação de nano-cristais de celulose extraída do
bioma do semiárido. Esses nano-cristais foram caracterizados apresentando
morfologia bastante diferenciada, com tamanhos na ordem de 30 nm.
Palavras chaves
Biomateriais; CMC; fibras-naturais
Introdução
Hidrogéis são materiais que possuem a habilidade de adsorver água mantendo sua
estabilidade química, o que o torna promissor para diversas aplicações (NOGUEIRA
et al, 2012). Diversos estudos vêm sendo desenvolvidos com esses materiais,
derivados de misturas poliméricas ou copolímeros, em razão de suas
características promissoras como biodegradabilidade, propriedades mecânicas,
estabilidade química e interações polímeros-polímeros (THANKAM et al, 2013).
Nesse contexto, a possibilidade de adaptação dessas matrizes poliméricas para
otimizar a liberação de drogas baseada em suas propriedades e parâmetros
farmacocinéticos é bastante interessante no âmbito biomédico (FEDERICO et al,
2015). O Brasil possui uma grande biodiversidade vegetal que pode ser explorada
para diversos fins tecnológicos. Dentre os polissacarídeos, a celulose se
destaca devido à sua disponibilidade, biocompatibilidade, biodegradabilidade,
grande disponibilidade e extração de nanocritais (SANTOS et al, 2016). O uso de
fibras vegetais para a obtenção de hidrogéis nanocelulósicos pode ser uma
alternativa promissora, pois o resultado destas estruturas altamente ordenada,
mostra grande capacidade de armazenamento de água, elevada resistência mecânica,
propriedades óticas, magnéticas e elétricas significativamente diferentes do
material macroscópico (SAMMIR et al, 2005).Hidrólise realizados com ácido
sulfúrico, os grupos sulfatos se ligam à superfície dos nano-cristais e tornam
estes carregados negativamente, o que causa uma repulsão eletrostática que evita
aglomeração das partículas (SILVA; D´ALMEIDA, 2009). Nesse sentido, o presente
trabalho visou obter hidrogéis de carboximetilcelulose com a incorporação de
nano-cristais de celulose, para aplicação no tratamento da saúde da mulher.
Material e métodos
Nano-cristais de celulose foram obtidos por meio de adaptação do método de Song
et al, (2019). Primeiramente, as fibras pré-tratadas foram imersas em uma
solução de 60 % de ácido sulfúrico e 40 %de ácido clorídrico deixada sob
agitação por 1 hora. Após, 300 mL de água deionizada gelada foi adicionado ao
processo para finalizar a hidrólise. Então, a solução foi centrifugada
várias vezes, retirando-se o sobrenadante e, em seguida, a solução foi
dialisada e guardada em geladeira para posterior uso. Para a produção dos
hidrogéis,, um solução 2 %de carboximetilcelulose (CMC) foi preparada e mantida
sob agitação por 24 horas. Após a completa solubilização da CMC, acrescentou 1 %
de nano-cristais e manteve-se sob agitação por 24 horas. Sequencialmente,
acrescentou-se 10 % (m/m) de ácido cítrico na solução CMC-CNC-HCl/H2SO4 deixando
sob agitação por 20 minutos. Após, 10 mL da solução CMC- CNC-HCL/H2SO4-AC foram
vertidas em placa de petri de poliestireno e secos em estufa a 40 ˚C durante 24
h para remoção da água. Na sequência, as amostras foram mantidas na estufa com
aumento de temperatura para 80 ˚C durante 24 h para a reação de reticulação
(método de evaporação lenta). As análises morfológicas dos nano-cristais foram
realizadas utilizando-se Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)no SEM, FEI-
FEG-FIB-QUANTA 3D acoplado com espectroscópio de dispersão de energia (EDX,
EDAX Bruker), com resolução de 0,8 nm. A princípio, a amostra foi metalizada com
uma fina camada de carbono (30 nm) e as imagens foram obtidas pelo método de
elétrons secundários, com ampliações de 350x na área superficial.
Resultado e discussão
A Figura 1 mostra a avaliação morfológica dos nano-cristais de celulose obtidas
por MEV. Os nano-cristais apresentaram morfologia bastante heterogênea com
tamanhos na faixa de 30 nm. Além disso, os nano-cristais obtidos a partir da fibra
Ceiba speciosa apresentaram alto teor de celulose (60,63 %) e holocelulose (91,14
%). Os nano-cristais apresentaram morfologia bastante heterogênea utilizando ácido
clorídrico. Todavia, a presença do ácido sulfúrico manteve o formato dos nano-
cristais acicular, conforme relatado na literatura e possibilitou uma melhor
dispersão dos nano-cristais no hidrogel de CMC (Figura 2). No entanto, percebeu-se
uma porosidade presente nos nano-cristais, provavelmente, em razão da presença de
ácido clorídrico.
Figura 1: Micrografia dos nano-cristais obtida por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) com aumento de 350x
Figura 2: Hidrogel produzido
Conclusões
Os resultados mostraram que é possível produzir hidrogéis de carboximetilcelulose
com a incorporação de nano-cristais de celulose. As caracterizações dos hidrogéis
produzidos apresentaram um material homogêneo. Os resultados indicaram a formação
de nano-cristais com formação acicular de tamanho em torno de 30 nm, indicando que
esta biomassa subutilizada pode ser explorada como uma nova fonte de matéria-prima
de celulose para a produção de nano-cristais com potencial para múltiplas
aplicações, incluindo a biomédica.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao BIOSEM-LESMA/UFVJM e o AMBER/Trinity College Dublin pelas
análises e caracterizações químicas realizadas. Assim como a FAPEMIG (APQ-02565-
21), CAPES, CNPq e UFVJM pelo suporte financeiro ao projeto
Referências
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