Resumo: Quitosana (QT) e N,N,N-trimetilquitosana (TMC) foram complexadas com heparina (HP) para a obtenção de complexos polieletroliticos (PECs). O PEC formado por QT e HP (QT/HP) foi denominado como PEC1. Este foi o único PEC de QT/HP obtido neste trabalho e sua obtenção ocorreu em pH 5, por isso, foi rotulado como PEC1-5. Os PECs formados de TMC e HP (referidos como PEC2) foram preparados em pHs 5, 8, 10, e 12 (PEC2-5, PEC2-8, PEC2-10 e PEC2-12, respectivamente). A formação dos PEC2 em meio alcalino e possível devido à quaternizacao da QT e conseqüente manutenção da densidade de carga positiva sobre os átomos de nitrogênio na estrutura da TMC. QT, TMC, e todos os PECs obtidos (PEC1 e PEC2) foram caracterizados através das espectroscopias de FTIR e CP-MAS RMN 13C. Foram observadas diferenças significantes nos espectros de CP-MAS RMN 13C dos PECs em relação aos precursores (QT, TMC e HP). Para os PEC2, as diferenças foram atribuídas principalmente ao elevado grau de quaternizacao (GQ = 59%) da TMC. Os espectros de CP-MAS RMN 13C dos PEC2 também apresentaram alterações expressivas e dependentes do pH das soluções nas quais estes materiais foram preparados. Os espectros de CP-MAS RMN 13C referentes aos PEC2 obtidos em meio alcalino apresentaram maior similaridade ao espectro de CP-MAS RMN 13C da HP. Este fato foi relacionado a maior efetividade de complicação entre TMC e HP em meio alcalino e ao consequente aumento na razão dos carbonos C2 e Cω (C2/Cω) na estrutura da TMC. C2 referem-se aos carbonos ligados covalentemωente aos sítios N-monometilados (NM) e N-dimetilados (ND) na forma não carregada, enquanto que o carbono Cω e atribuído aos carbonos ligados covalentemente aos sítios N-trimetilados (+NT) e N-monometilados (+NM) carregados positivamente. Imagens de MEV confirmaram alta densidade de poros, de diferentes tamanhos e distribuídos heterogeneamente, na matriz do PEC2-8. A estabilidade térmica dos PEC2 foi avaliada por analise termogravimétrica (TGA) e por calorimetria diferencial exploratória (DSC). A partir de ambas as técnicas foi constatado que a estabilidade térmica dos PEC2 aumenta linearmente com a elevação do pH da solução de TMC, utilizada no preparo dos materiais. Estes fatores também foram diretamente correlacionados com a razão C2/Cω. Através da difração de raios-X pode-se verificar o maior ordenamento do PEC2-8 em relação aos outros PEC2 preparados em meio alcalino. Isto foi confirmado pelo calculo das áreas de P1 (2ϴ = 30,11°), P2 (2ϴ = 43,04°) e P3 (2ϴ = 54,91°) dos PEC2 obtidos em pH 5, 8 10 e 12 em relação ao mesmos picos que aparecem no difratograma da TMC. Estes resultados ratificaram o pH 8 como sendo a melhor condição para a TMC e HP complexar. Estudos in vitro de liberação de HP confirmaram que o PEC2-8 pode apresentar potencial para a liberação especifica de HP em ambientes com condições próximas a do intestino (pH 7,4), pois a partir deste PEC foi possível liberar em água destilada (pH ~ 6) aproximadamente 4,2 mg L-1 e/ou 420 UI Kg-1 de HP em 7 horas de estudo.
Abstract: Chitosan (CT) and N,N,N-trimethyl chitosan (TMC) were complexed with heparin (HP) to obtain polyelectrolyte complexes (PECs). The PEC from CS/HP, labeled as PEC1, was obtained at pH 5 (PEC1-5). The PECs from TMC/HP, labeled as PEC2, were obtained at pHs 5, 8, 10 and 12 (PEC2-5, PEC2-8, PEC2-10 and PEC2-12, respectively). The formation of PEC2 in alkaline media became possible due to the quaternization of CT. The structures of PECs were characterized by FTIR and CP-MAS 13C NMR spectroscopies. There were significant differences in the spectra of CPMAS 13C NMR of PECs in relation to the precursors (CT, TMC and HP). For PEC2, the differences were attributed mainly to the high degree of quaternization (DQ = 59%) of TMC. Through CP-MAS 13C NMR the ratio of carbons bonded to not charged nitrogen atoms (C2) to the carbons bonded to positively charged atoms (Cω) at TMC were calculated for each of PEC2 ones. The spectra of CP-MAS 13C NMR of PEC2 also showed significant changes that were dependent on pH in which the PECs were prepared. Furthermore, the CP-MAS 13C NMR spectra of PEC2 obtained in alkaline medium showed greater similarity to the spectrum of CP-MAS 13C NMR of HP. This fact was related to greater effectiveness of complexation between HP and TMC in alkaline medium and to the consequent increase in the ratio of carbons C2 and Cω (C2/Cω) in the structure of TMC. C2 refer to carbons covalently bonded to sites N- monomethyl (NM) and N-dimethyl (ND) in a non-charged, while the carbon Cω is assigned to carbons covalently bonded to sites N-trimethyl (NT+) and N-monomethyl (NM+) positively charged. SEM images confirm a high density of pores, of different sizes and heterogeneously distributed, in the matrix of PEC2-8. Thermal stability of PEC2 was analyzed by Thermogravimetry (TGA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). Both techniques allowed finding that the thermal stability of PEC2 increase linearly with increasing pH of the solution of TMC used in the preparation of the materials. These factors were directly correlated with the ratio C2/Cω. Higher selfassembling of PEC2-8 in relation to the other PEC2 obtained in alkaline medium was observed through WAXS analysis. This was confirmed calculating the areas of P1 (2ϴ = 30,11°), P2 (2ϴ = 43,04°) and P3 (2ϴ = 54,91°) of PEC2 obtained at pH 5, 8, 10 and 12 compared to the same peaks that appear in the WAXS profile of the TMC. This ratified the pH 8 as the best condition for the strongest complexation between TMC and HP. In vitro studies of HP release confirmed that the PEC2-8 may have potential for specific delivering of HP on environments with pH conditions close to the intestinal one (pH 7,4), because it was possible to release from this PEC, in distilled water (pH ~ 6), approximately 4.2 mg L-1 and/or 420 UI kg-1 of HP in 7 hours of study. |