( PDF ) Desenvolvimento de membranas de látex natural para aplicações médicas

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

FACULDADE DE FILOSOFIA CIÊNCIAS E LETRAS DE

RIBEIRÃO PRETO

DEPARTAMENTO DE FÍSICA E MATEMÁTICA

DESENVOLVIMENTO DE MEMBRANAS DE LÁTEX

NATURAL PARA APLICAÇÕES MÉDICAS

Rondinelli Donizetti Herculano

Tese apresentada à Faculdade de

Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão

Preto da USP, como parte das exigências

para a obtenção do título de Doutor em

Ciências, Área de concentração: Física

Aplicada à Medicina e Biologia.

RIBEIRÃO PRETO

ABR/2009

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FICHA CATALOGRÁFICA

Herculano, Rondinelli Donizetti

“Desenvolvimento de membranas de látex natural para

aplicações médicas”

Ribeirão Preto, 2009.

151 p.: il. ; 30cm

Tese de Doutorado, apresentada à Faculdade de Filosofia

Ciências e Letras de Ribeirão Preto/USP – Área de

concentração: Física Aplicada à Medicina e Biologia.

Orientador: Carlos Frederico de Oliveira Graeff.

1.Biomateriais, 2.Membrana de Látex Natural, 3. Regeneração

Óssea Guiada. 4.Sistema de Liberação Controlada de

Fármacos.

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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO

FACULDADE DE FILOSOFIA CIÊNCIAS E LETRAS DE

RIBEIRÃO PRETO

DEPARTAMENTO DE FÍSICA E MATEMÁTICA

DESENVOLVIMENTO DE MEMBRANAS DE LÁTEX

NATURAL PARA APLICAÇÕES MÉDICAS

Rondinelli Donizetti Herculano

Orientador: Dr. Carlos F.O. Graeff

Tese apresentada à Faculdade de

Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão

Preto da USP, como parte das exigências

para a obtenção do título de Doutor em

Ciências, Área de concentração: Física

Aplicada à Medicina e Biologia.

RIBEIRÃO PRETO

ABR/2009

À minha nova família, Ana Maria e Ana Beatriz

pelo apoio incondicional e pela força e confiança

que dedico este trabalho. Em especial, dedico todo

meu sucesso a minha luz dos olhos e razão de

viver, Ana Beatriz, minha filha e pedaço de mim.

Aos meus irmãos Heleno Donizetti Herculano e

Osvaldo Herculano Jr. pelo apoio incondicional,

confiança e força. Não poderia esquecer de meus

pais Osvaldo Herculano e Orandi Vasconcellos

Herculano, mesmo não estando aqui, certamente

estão torcendo por mim de algum lugar.

iii

Aos ex-amigos de república (Alexandre Mana, Silvio

Leão Vieira, Danieverton Moretti, Decko e Adriano

Holanda) pelos bons momentos vividos. Não posso

me esquecer de agradecer ao Jorge Antonio Gómez

Luna e Pablo Diniz Batista pede amizade e

companheirismo.

Aos amigos de infância de Tambaú/SP, meus

amigos recentes de Ribeirão Preto/SP, minha

família de Tambaú, em especial, aos meus tios

Agostinho e Marta Herculano. Não posso

esquecer de meus primos: César, Vitória e Taís

Herculano.

Agradeço pelo resto da vida a estas pessoas por

confiar e torcerem por mim: Lucas Zampolo, Léo

Talamoni, Vinicius Zampolo, Thiago Sumeira,

Rafael e Ricardo Delaneze, André e Marcelo

Delaneze, Maicon Pavanelli, Pablo Pereira,

Maurício e Murilo Martinelli, Mirela Teotônio,

Clayton Mariano, José Antônio Miranda Bellotte,

José David Gómez, Leandro e André Pavão,

Wesley Pradal, Vinicius e Gustavo Dezotti, Diego

Del Bue. Agradeço a todas estas pessoas e suas

respectivas famílias, em especial, Eneida & Chicão,

Lídia & Zezinho & Clarissa, Lourdes & Jair, Vilma

& Largato, Carmem & Edson e Idetilde & Maurício.

AGRADECIMENTOS

Ao meu orientador, Prof. Dr. Carlos F. O. Graeff, a Profa. Ângela

Kinoshita e a Cibele Ereno pelos trabalhos in vivo associados a este

trabalho.

A CAPES, IMMP, FAPESP pelo apoio financeiro e principalmente a

CNPq pela Bolsa de Doutoramento.

Aos técnicos: CARLOS ALBERTO BRUNELLO, José Luiz Aziani,

Eldereis de Paula, Lourenço Rocha e Élcio Aparecido Naves por todo o

suporte que ofereceram.

Aos técnicos em informática (Adriano Costa, Decko, Adriano

Holanda e Fábio) do Departamento de Física e Matemática pelo suporte e

ajuda.

Em especial, ao pessoal do grupo RESSOMAT: João Borin, Jorge

Gomez Luna, Mayler Martins, Rondes Ferreira, Jair Júnior, Fernando

Castro, Marcelo Caetano e Ângela Kinoshita e o Prof. Oswaldo Baffa.

Ao pessoal da Pós-Graduação em Física Aplicada à Medicina e

Biologia, em especial a Luciana, Pablo Gonçalves, Tiago, Márcio, Cássia.

As pessoas que eu considero como meus amigos dos Programas

de Pós-Graduação do IFSC e da FFCLRP: Ademar Caldeira, Elídia Guerra,

Ernando Ferreira, Pablo Diniz, Gláucio Ribeiro, Daniel da Silva (Peitinho),

Marcos Cardoso, Danieverton Moretti, Rodrigo Rotta, Júlio Ugucioni ,

Renato Meneghatti, Fabrício Dias, Andréa Vieira, Pancinha (Ricardo

Mendonça) e Mônica Campiteli.

Agradeço do fundo do meu coração ao Pancinha e Luciana pelas

caronas providenciais e importantes dadas a minha amada filha. Não

posso me esquecer de agradecer ao Ernando Ferreira, Gesline e Ana

Paula pelas ajudas recebidas.

As minhas ex-vizinhas: Alice, Amanda, Ariane, Juliana, Beatriz,

Joyce. Ao Eric Alexandre Brito & Bianca pela confiança e amizade.

vii

Para pessoal da casa da Pós-Graduação 12 e 13, pelo

companheirismo e pelos momentos especiais. Muito Obrigado

Ao Padre Donizetti Tavares de Lima e Nossa Senhora Aparecida por

sempre estarem ao meu lado nos bons e principalmente nos maus

momentos.

Dedico também esta tese a minha prima Maria Alice Herculano (“in

memorian”).

E a DEUS, por tudo.

viii

RESUMO

O objetivo principal deste trabalho consiste na incorporação de substâncias de

interesse biológico (fármacos) em filmes de látex natural (NRL). Assim, estudou-se a

liberação destes, visando no futuro usar estes filmes como membrana oclusiva e como

sistema de liberação controlada (SLC) de substâncias para aplicações odontológicas e

ortopédicas, que envolvem a cicatrização óssea guiada. Estudamos o comportamento do

SLC utilizando albumina de soro bovina (BSA) como modelo de proteína e o

metronidazol (MTZ) como modelo de antibiótico. Diferentes tratamentos térmicos

foram aplicados durante a confecção dos filmes a fim de gerar diferentes porosidades e

com isso estudar-se a taxa de liberação destes fármacos. A taxa de liberação dos

fármacos foi monitorada e quantificada utilizando o método de Lowry e o método UV-

VIS. Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e a Microscopia de Força Atômica

(AFM) determinaram a morfologia do SLC. Em outro parte deste trabalho

desenvolvemos um sistema para liberação do óxido nítrico (NO) agregando-se o

complexo (FeDETC) ao NRL, pois esta substância atua como spin trapp para este

radical. A taxa de liberação do NO pelo sistema NRL-FeDETC-NO foi caracterizada

pela Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR).

A escolha destas substâncias para este estudo deve-se pelo fato que auxiliam no

processo de regeneração óssea (MTZ e NO). Entretanto, a BSA foi utilizada porque

possui peso molecular da mesma magnitude e é mais barata que as proteínas

morfogenéticas ósseas (BMP). As BMP´s são excelentes estimuladores do crescimento

ósseo.

Palavras Chaves: Biomateriais, Membranas de Látex, Regeneração Óssea Guiada

ABSTRACT

In this work, we have tested Natural Rubber Latex (NRL) as an occlusive

membrane for GBR with promising results.

One possible way to accelerate bone

regeneration would be to incorporate proteins bone morphogenetic protein (BMPs) in

NRL. BMPs have strong bone-inductive activity. However since bone healing takes

place in weeks to months, it is important that BMPs are released in these time scales.

Instead of using BMPs, in our study we used BSA that has similar molecular weight

however is less expensive. Moreover, we also employed the metronidazole (MTZ) and

nitric oxide (NO) as drug delivery model. MTZ is a used antibiotic for treatment of

infections in the skin, fabrics and bones. Initially, we study the BSA delivery system

behavior and MTZ delivery system using different thermal treatments during the

membranes polymerization. The thermal treatments control the size of the pores of the

SLC and release rate of the BSA and MTZ. These membranes were characterized by

Scanning Electron Microscopy (SEM), Atomic Force Microscopy (AFM), as well as the

Lowry Method to measure the BSA release. Finally, we propose a NO delivery system

made of a spin trap (iron(II)-diethyldithiocarbamate complex, FeDETC) encapsulated in

a NRL matrix. NO is an early mediator of the increase in bone formation. NO delivery

system presents high stability by Electron Paramagnetic Resonance. The results indicate

that natural rubber latex could be used in the future as an active membrane for

accelerated bone healing.

Keywords: Biomaterials; Latex Membrane; Guided Bone Regeneration

ÍNDICE

LISTA DE FIGURAS.........................................................................................ix

LISTA DE TABELAS......................................................................................xiii

LISTA DE ABREVIAÇÕES...........................................................................xiv

CAPÍTULO 1 – PREFÁCIO..............................................................................1

CAPÍTULO 2 – REVISÃO DA LITERATURA...............................................7

O Látex Natural....................................................................................................8

2.1 – Introdução.....................................................................................................8

2.2 – O látex de borracha natural.........................................................................10

2.3 – Processo de extração...................................................................................10

2.4 – Preservação do látex...................................................................................11

2.4.1 – Caracterização do látex de borracha natural................................12

2.5 – Biocompatibilidade da membrana de látex natural....................................14

2.6 – Regeneração Óssea Guiada (ROG).............................................................18

2.7 – Tipos de Membranas...................................................................................19

2.3.1 – Barreiras não absorvíveis.............................................................19

2.3.2 – Barreiras reabsorvíveis.................................................................20

2.8 - Sistema de Liberação Controlada (SLC).....................................................21

2.8.1 – Importância da liberação controlada............................................21

2.8.2 – A albumina de soro bovina (BSA)...............................................22

2.8.3 – O Metronidazol............................................................................23

2.8.4 – Óxido Nítrico...............................................................................25

2.8.4.1 – Aprisionadores de Óxido Nítrico..................................27

CAPÍTULO 3 – MÉTODOS EXPERIMENTAIS..........................................28

3.1 – Introdução...................................................................................................29

3.2 – Membrana de látex......................................................................................29

3.3 – Caracterização das membranas de látex natural.........................................31

3.3.1 – Teste de resistência mecânica......................................................31

3.3.1.1 – Teste de tensão deformação..........................................32

3.3.2 – Análise termogravimétrica...........................................................33

3.3.3 – Espectroscopia de infravermelho.................................................33

3.3.4 – Caracterização por microscopia eletrônica de varredura.............34

3.3.5 – Caracterização por microscopia de força atômica.......................34

3.4 – Sistema de liberação controlada usando látex como matriz.......................35

3.4.1 – Liberação de BSA........................................................................35

3.4.1.1 – Curva de calibração das substâncias liberadas pelas

membranas de NRL......................................................................37

3.4.2 – Liberação do Metronidazol (MTZ)..............................................38

3.4.3 – Liberação do Óxido Nítrico (NO)................................................39

3.4.3.1 – Adição do NO no SLC..............................................................41

CAPÍTULO 4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES.........................................44

4.1 – Introdução...................................................................................................45

4.2 – Testes de resistência mecânica...................................................................45

4.3 – Análise termogravimétrica..........................................................................48

4.4 – Espectroscopia de infravermelho................................................................53

4.5 – Microscopia eletrônica de varredura...........................................................60

xii

4.6 – Microscopia de força atômica.....................................................................65

4.7 – Liberação da BSA.......................................................................................71

4.7.1 – Caracterização da liberação de substâncias pelas membranas de

látex natural (NRL)..............................................................................................71

4.8 – Liberação do Metronidazol (MTZ).................................................79

4.8.1 – Caracterização da liberação de substâncias pelas membranas de

látex natural (NRL)..............................................................................................81

4.9 – Liberação do Óxido Nítrico (NO)...............................................................86

4.9.1 – Espectro do sistema de liberação controlada (SLC) de NO.........89

4.9.2 – Estudo da liberação de NO pela membrana no ar........................90

4.9.3 – Estudo da liberação de NO pela membrana em solução aquosa..91

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES......................................................................96

5.1 – Conclusões..................................................................................................97

CAPÍTULO 6 – REFERÊNCIAS.....................................................................99

APÊNDICE A...................................................................................................107

APÊNDICE B...................................................................................................119

APÊNDICE C...................................................................................................127

xiii

LISTAS DE FIGURAS

Figura 1........................................................A técnica da Regeneração Óssea Guiada

Figura 2...................................Corte para sangria da seringueira em meia espira e coleta

Figura 3....................................................................................O látex após centrifugação

na Sorvall RC 26 Plus, a 10000 rpm e 2 h, onde são obtidas quatro frações: a fração

borracha, a fração intermediária, o soro e os lutóides.

Figura 4................................Estrutura molecular da borracha (a), formas das cadeias (b)

Figura 5....................................................Estimulação da angiogênese, pelo látex natural

Figura 6..................Membrana utilizada como barreira mecânica para a técnica de ROG

Figura 7...............................................................................a-) Estrutura do metronidazol

para tratamento de infecções na pele, tecidos e ossos; b-) Fórmula molecular, C

e ilustração do Flagyl que possui o metronidazol como principio ativo.

Figura 8....................................................................Endotélio usa o NO para comandar

o relaxamento do músculo liso da parede do vaso

Figura 9...............................................................Estrutura do complexo Fe(NO)DETC

Figura 10...........................................a-) Forma; b-) Espessura de 2mm; c-) Elasticidade;

d-) Flexibilidade da membrana de látex natural

Figura 11..........................................Máquina universal de ensaios – EMIC Modelo DL

2000 utilizada nos experimentos.

Figura 12............................................................................................Membrana em teste

Figura 13...........................................................Liberação de substâncias pela membrana

de NRL e liberação da BSA pela membrana de NRL+BSA.

Figura 14............................................................a-) Soluções de diferentes concentrações

de BSA, preparadas através do Método Lowry Modificado, b-) Curva de calibração de

BSA utilizando método Lowry

)

(

)

004

012

(

Figura 15....................................................Curva de calibração do material liberado pela

membrana de látex em solução aquosa xY )005,0888,0()109,9109,7(

±+×±×=

−−

Figura 16..............................................................Solução de látex e solução de FeDETC

xiv

Figura 17........................................................Espectrômetro VARIAN E4 utilizado para

estudo e caracterização do sistema liberador de NO.

Figura 18..Deformações obtidas para as membranas de NRL, NRL+BSA e NRL +MTZ

Figura 19.Termogramas de membranas de NRL polimerizado a diferentes temperaturas

Figura 20...........Termogramas de membranas de NRL + BSA polimerizado a diferentes

temperaturas e da BSA em pó.

Figura 21..........Termogramas de membranas de NRL + MTZ polimerizado a diferentes

temperaturas e da MTZ em pó.

Figura 22.......Comparação entre os termogramas das membranas de NRL, NRL+ BSA,

NRL + MTZ e entre a BSA e MTZ. Note que não se encontra nenhuma diferença entre

as membranas de NRL, NRL +BSA e NRL+MTZ.

Figura 23...........................................................Espectros de FTIR do látex natural.

Figura 24...............................Espectros de FTIR de membranas de NRL polimerizadas

a diferentes temperaturas.

Figura 25................................. Espectros de FTIR de membranas de NRL + BSA

polimerizadas a diferentes temperaturas.

Figura 26....................................Espectros de FTIR de membranas de NRL+ MTZ

polimerizadas a diferentes temperaturas.

Figura 27.................................Espectros de FTIR de membranas de NRL , membranas

de NRL+ BSA e BSA em pó.

Figura 28.........................Espectros de FTIR de membranas de NRL , membranas de

NRL+ MTZ e MTZ em pó

Figura 29................................Imagens de MEV das membranas de NRL: a-)

polimerizado a -100ºC, b-) polimerizado a -10ºC, c-) polimerizado a -1ºC e d-)

polimerizada a RT

Figura 30..............................Imagens de MEV das membranas de NRL + BSA: a-)

polimerizado a -100ºC, b-) polimerizado a -10ºC, c-) polimerizado a -1ºC e d-)

polimerizada a RT.

Figura 31...............................Imagens de MEV das membranas de NRL + BSA: a-)

polimerizado a -100ºC, b-) polimerizado a -10ºC, c-) polimerizado a -1ºC e d-)

polimerizada a RT, polimerizado a +40ºC.

Figura 32....................................Imagens tridimensionais de AFM (topografia)do SLC

de BSA: Note que a oscilador (sonda) não conseguir varrer corretamente a amostra

devido a rugosidade.

Figura 33.....................Imagens de AFM das membranas de NRL polimerizadas a -10ºC

Figura 34.........................Imagens de AFM das membranas de NRL polimerizado a RT

Figura 35.....................................................................Curvas de liberação de substâncias

pela membrana de NRL e da BSA pelas membranas de NRL+BSA polimerizados a

diferentes temperaturas: a-) RT, b-) -1ºC e c-) -10ºC.

Figura 36.......................................................Liberação de BSA pela membrana de NRL

preparadas sob diferentes temperaturas.

Figura 37.........................................................Taxa de liberação de BSA das membranas

de NRL preparadas sob diferentes temperaturas.

Figura 38.....................................................Curva de calibração do Metronidazol (MTZ)

Figura 39..................................................a-) Espectro de MTZ em função do tempo, b-)

Curva de liberação do MTZ em função do tempo.

Figura 40.......................................................Liberação de MTZ pela membrana de NRL

preparadas sob diferentes temperaturas.

Figura 41....................................Curva de calibração

(

)

(

onde Y é a amplitude do espectro EPR e

é a concentração da solução de NO.

Figura 42.....................................................................SLC retangular sobre uma flat cell

Figura 43.............................................................Métodos de obtenção da intensidade do

sinal de EPR: (a) pela amplitude do sinal, e (b) pela área obtida do próprio sinal.

Figura 44.............................................................Espectro inicial de NO contido no SLC.

Figura 45................................................Espectros de NO pelo SLC em contato com o ar

Figura 46................................................Curva de liberação de NO pelo SLC exposto ao

ar. A curva foi ajustada pelo modelo

eaY .=

Figura 47........................................................Espectros do SLC de NO em meio aquoso

Figura 48........................................................Curva de liberação de NO pelo SLC em

solução aquosa. A curva foi ajustada pelo modelo

eaY .= .

xvi

Figura 49.........................................Comparação das curvas de liberação no ar e na água

Figura 50........................................................Etapas na aplicação do SLC de NO na pele

xvii

LISTAS DE TABELAS

Tabela 1...........................................................................................Composição típica em

porcentagem em massa e total de sólidos (TS) de látex da borracha natural

Tabela 2..............Condições em que foram feitas as medidas de EPR para o SLC de NO

Tabela 3......................Valores médios de espessura, médias de diferentes amostras para

deformação e resistência de membranas de látex submetidas ao teste mecânico de

tração.

Tabela 4.......................Bandas de absorção relativas dos principais modos vibracionais

do cis 1,4-poliisopreno

Tabela 5..........................................................Valores dos parâmetros da curva

Tabela 6................................................Amostras para elaboração da curva de calibração

Tabela 7.......................................Parâmetros obtidos pelo ajuste das curvas de liberação

taA .=

xviii

LISTAS DE ABREVIAÇÕES

TGA..................................................................................análise termogravimétrica

AFM............................................................................microscopia de força atômica

MEV...................................................................microscopia eletrônica de varredura

mL..........................................................................................................................mililitro

EPR.........................................................................ressonância paramagnética eletrônica

Membranas de NRL..............................................................membranas de látex natural

BSA..............................................................................................albumina de soro bovina

MTZ...............................................................................................................metronidazol

NaNO

.........................................................................................................nitrito de sódio

...................................................................................................ditionito de sódio

NO...................................................................................................................óxido nítrico

O..............................................................................................................................água

FTIR.................................espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier

RTG.......................................................................................regeneração tecidual guiada

NRL..........................................................natural rubber latex (látex de borracha natural)

ROG..........................................................................................Regeneração ósseo-guiada

UV/VIS....................................................................espectroscopia no ultravioleta visível

DFM.......................................................................Departamento de Física e Matemática

USP..........................................................................................Universidade de São Paulo

SLC...................................................................................sistema de liberação controlada

FeDETC..................................................................espectroscopia no ultravioleta visível

xix

FeDETC-NO...........................................................................complexo ferro-DETC-NO

FFCLRP.......................................................................Faculdade de Filosofia Ciências e

Letras de Ribeirão Preto

USC...................................................................................Universidade Sagrado Coração

U.A.......................................................................................................unidades arbritárias

mT........................................................................................................................miliTesla

W................................................................................................................................Watts

NRL+BSA........................................................................................................membranas

de látex natural + 10mg/mL de albumina de soro bovina

NRL+MTZ.......................................................................................................membranas

de látex natural + 10mg/mL de metronidazol

RT......................................................room temperature (temperatura ambiente à 27º C)

mg.......................................................................................................................miligrama

Capítulo I

PREFÁCIO

1. PREFÁCIO

O tecido ósseo é uma forma altamente especializada de tecido conjuntivo, no

qual a matriz extracelular é mineralizada, conferindo-lhe rigidez, mas mantendo algum

grau de elasticidade. Além de sua função de suporte, o osso é a maior reserva primária

de cálcio no organismo, sendo o cálcio um íon necessário para a vida, pois participa da

manutenção do pH interno do corpo, da transmissão e condução de impulsos elétricos

em nervos e músculos. Deste modo, o tecido ósseo tem uma grande capacidade de

remodelação, renovando-se constantemente para responder às necessidades metabólicas

do corpo e à manutenção da estabilidade da calcemia.

Recentemente, casos de doenças ósseas e/ou defeitos com grandes magnitudes

vêm crescendo entre a população mundial. Além disso, existem muitos pacientes que

não possuem a quantidade óssea suficiente para a colocação dos implantes em posição

adequada, o que compromete o aspecto estético e funcional da reabilitação protética.

Assim, o progresso das técnicas e a evolução dos biomateriais para implante ósseo têm

estimulado pesquisadores a desenvolver inovações, e aprimorar os produtos já

existentes. As características desejáveis de um biomaterial são biocompatibilidade,

previsibilidade, aplicação clínica, ausência de riscos trans-operatórios ou seqüelas, além

da boa aceitação do paciente.

Schenk et al (1994) [1] relatam que o uso de membrana sobre defeitos ósseos

estimula a regeneração óssea pelo principio de osteopromoção (na regeneração óssea

guiada, ROG), ou seja, impedindo a invasão do espaço do defeito pelo tecido conjuntivo

frouxo (Figura 1). A ROG baseia-se na criação de um espaço segregado para a invasão

de vasos sangüíneos e células osteoprogenitoras, protegendo a reparação óssea contra o

crescimento de tecidos não osteogênicos que possuem velocidade de migração maior

que as células osteogênicas. As barreiras de membranas devem possuir características

que conduzam requisitos biológicos, mecânicos e de uso clínico para servirem como

barreira contra a invasão celular indesejável. Esse procedimento cria um ambiente

celular, tecidual e molecular adequados para a neoformação óssea. Contudo, o índice de

formação óssea depende da revascularização e do recrutamento de células

osteoprogenitoras [2], e da distância a ser percorrida por estas células, impondo o tempo

de permanência durante o qual a membrana deverá ficar funcionalmente intacta no

local.

Na Odontologia, por exemplo, é de primordial importância a possibilidade de

formação óssea nos maxilares, durante o processo reconstrutivo. A ROG permite hoje,

nesse aspecto, soluções inimagináveis há alguns anos. A ROG de alvéolos de extração

dentária está entre as técnicas mais empregadas na tentativa de manutenção do volume

de tais rebordos, [3-5] tendo certos enxertos ainda, o potencial de acelerar o processo de

reparo - característica de grande valor quando se almeja a reabilitação da área através de

implantes osseointegrados.

a-) b-)

[Figura 1] A técnica da Regeneração Óssea Guiada: a-) cicatrização sem

membrana, b-) cicatrização com membrana.

Pode-se observar que na figura 1.a, temos um defeito ósseo sem uma barreira

mecânica, assim nota-se o preenchimento do osso por fibroblastos que é o tecido

frouxo. Já na figura 1.b, observa-se a barreira mecânica protegendo o osso dos

fibroblatos. Entretanto, para acelerar o processo de reparo, a membrana “ideal” seria a

que, além de atender as propriedades já citadas, fosse capaz de liberar substâncias que

possam contribuir ao processo de regeneração. Uma das substâncias são as proteínas

morfogéneticas ósseas (BMPs) que são encontradas em altas concentrações no tecido

ósseo e são consideradas as responsáveis pela habilidade indutiva e regenerativa dos

enxertos ósseos desmineralizados usadas em terapia periodontal. A outra substância

utilizada foi o metronidazol (MTZ) [6-8] que é um antibiótico muito empregado no

tratamento de doenças periodontais, pois ele age contra as bactérias anaeróbicas da

cavidade oral, além de reduzir a inflamação e rejeição da membrana. Finalmente, a

terceira e última substância empregada foi o óxido nítrico (NO) que é uma molécula

Fibroblastos Osteoblatos Membrana

produzida nos sistemas biológicos, o qual desempenha um papel fundamental na

fisiologia, patologia e farmacologia. Esta substância foi utilizada com o propósito de

amenizar o processo inflamatório da membrana no momento do implante.

Um dos objetivos deste trabalho foi desenvolver uma membrana de látex natural

(NRL) capaz de liberar proteínas de forma controlada. Para isto, utilizamos a separação

de fase induzida termicamente (TIPS) que é um método para fazer membranas

microporosas. Para a otimização das membranas de NRL, decidimos variar a

temperatura do látex natural durante a polimerização como controle de poros das

membranas. Desta forma, preparamos membranas de NRL em 5 diferentes temperaturas

de polimerização: -100º, -10ºC, -1ºC, Room Temperature–RT (27ºC) e + 40ºC.

Controlando a morfologia da membrana (densidade e tamanhos dos poros), é possível

variar a taxa de liberação das proteínas.

O látex natural extraído da seringueira Hevea brasiliensis foi utilizado como

matriz para o “novo” sistema de liberação controlada (SLC) porque tem se mostrado

promissor em aplicações biomédicas [9]. Membranas feitas deste material têm sido

usadas como próteses e enxertos médicos devido a suas características de

biocompatibilidade e estímulo natural à angiogênese [9]. Por essas razões o

consideramos um excelente candidato para aplicação como barreira mecânica (ROG) e

sistema liberador de proteínas (drug-delivery). Além disso, contamos com a

possibilidade do próprio látex natural ser um indutor da regeneração óssea. Trabalhos

recentes em nosso grupo (RESSOMAT–DFM–USP) mostraram as excelentes

propriedades tais como: resistência mecânica, elasticidade, fácil manuseio e baixo custo.

Neste trabalho utilizamos a BSA ao invés da BMP porque é mais acessível além de

possui o peso molecular da mesma magnitude.

Em resumo, este trabalho consistiu no desenvolvimento de membrana de látex

natural com o propósito de ser utilizada como barreira mecânica (1) e também como

sistema liberador gradativo de fármacos (2). No primeiro caso, temos uma membrana

passiva, que servirá de barreira contra os fibroblastos, enquanto no segundo caso temos

uma membrana ativa.

A tese será dividida em seis capítulos. O Capítulo 2 faz uma elaborada revisão

da literatura sobre o látex natural, expondo os aspectos relativos à sua extração,

preservação e biocompatibilidade. Neste capítulo, discorremos sobre a regeneração

óssea guiada e os tipos de membranas utilizadas como membrana oclusiva. Ainda no

Capítulo 2 referimos ao sistema de liberação controlada, discutindo sobre a sua

importância. Além disso, abordamos a importância da BSA, do metronidazol e do óxido

nítrico (NO). As técnicas experimentais apresentadas são expostas no Capítulo 3. Os

resultados obtidos e a discussões são expostos no Capítulo 4. No Capítulo 5 discorre

sobre as conclusões deste trabalho. Finalmente, as referências são apresentadas no

Capítulo 6.

Capítulo II

REVISÃO DA LITERATURA

2. LÁTEX NATURAL

2.1 Introdução

Durante o primeiro milênio, bolas de borracha eram utilizadas pelos Maias.

Esses “brinquedos” tinham sido confeccionados a partir do látex oriundo de uma arvore

nativa das Américas Central e do Sul. O látex alcalino era coagulado para formar uma

matriz a partir da qual eram confeccionadas as bolas e outros artigos. As cinzas das

fogueiras, que eram usadas para aquecer, podem ter sido a primeira contribuição do

conhecido “negro de fumo”, que desde essa época foi o responsável para dar maior

resistência aos artigos de borracha [10-16].

Como a borracha foi reconhecida como um material que apresentava

interessantes propriedades físicas, os pesquisadores do início de 1700 começaram a

estudar o comportamento da Natural Rubber (borracha natural em inglês) quando

misturada em solventes, com o objetivo de desenvolver algum material que fosse à

prova de água, que possuísse elasticidade para fabricação de balões a ar quente.

A modernização da indústria de polímeros começou com o desenvolvimento da

borracha na Europa. Sua primeira aparição no cenário comercial data do século XVI,

quando os franceses começaram a descobrir as vantagens e aplicações desse material.

Em 1820, Thomas Hancok iniciou a obtenção de produtos da borracha e em

1837 patenteou um equipamento para mistura e mastigação de elastômeros [17].

M. Faraday em 1826 foi o primeiro a analisar a estrutura química do material e

foi o primeiro a postular que tratava-se de um material constituído exclusivamente de

carbono e hidrogênio. O aquecimento levou a um resido e um destilado de

hidrocarbonetos com uma formula empírica igual a C

. A fração volátil foi

caracterizada na Inglaterra em 1860 como tendo um ponto de ebulição entre 37-38

C, e

foi chamada de isopreno. Sua estrutura foi determinada por W. Tilden, quando estudou

a fração volátil isoladamente. E concluiu que essa fração era a responsável pela sua

elasticidade.

A descoberta fundamental para o desenvolvimento da borracha aconteceu em

1839 por Nathaniel Hayward e Charles Goodyear, nos Estados Unidos e Thomas

Hancok na Inglaterra, em trabalhos independentes. Embora o mérito tenha sido

concedido à Goodyear, ambos obtiveram resultados bastante semelhantes. Eles

aqueceram a borracha natural com enxofre e chumbo branco obtendo desta forma um

material com propriedades superiores às da borracha natural. As propriedades da

borracha natural vulcanizada, nome do processo de cura então desenvolvido, constituiu,

e ainda constitui, um modelo para que se possa ter idéia das suas propriedades

elastoméricas incluindo entre outras, a possibilidade de grandes alongamentos, alta

dureza, resistência ao estiramento e rápida retração. Embora atualmente existem

inúmeros agentes de reticulação, o enxofre continua a ser o mais utilizado na indústria

da borracha.

O Brasil já foi o maior produtor e exportador do látex de borracha natural do

mundo, mesmo porque a seringueira é originária da Amazônia. Essa posição foi

ocupada até a década de 50, quando a exploração era, na totalidade, do tipo extrativista.

Problemas econômicos e fitossanitários na região impediram o desenvolvimento

sustentável da atividade. Atualmente, a borracha natural é produzida no país por meio

de cultivo de plantas de alta produtividade, selecionadas e adaptadas também as regiões

Sudeste e Centro-Oeste do país [18-19].

2.2 O látex de borracha natural

Látices de borracha natural ocorrem em cerca de 200 espécies de plantas, sendo

que a Hevea brasiliensis fornece aproximadamente 99% da produção mundial de

borracha natural [20]. O látex acha-se em minúsculos vasos no córtex interno da casca

da árvore o qual fica abaixo do córtex externo, [21] sendo que a borracha se encontra

nas partículas de borracha citoplasmáticas [22]. Genericamente, o látex é uma dispersão

coloidal constituída de substâncias não-borracha e partículas de borracha dispersas em

uma fase aquosa chamada de soro [23].

2.3 Processo de extração

Neste processo uma faca especialmente desenhada é usada para remover fatias

da casca da superfície de um corte feito na árvore a uma profundidade de cerca de 1 mm

do câmbio (camada de tecido do vegetal). O corte é feito da esquerda para a direita em

um ângulo de 30° em meia circunferência ao redor do tronco e no ponto mais baixo é

inserida uma cânula de metal por onde o látex escorre para dentro de pequenos potes

(Figura 2). O corte em cada lado do painel (região do tronco em que se faz os cortes)

deve ser feito em dias alternados e as incisões devem ser feitas logo abaixo do corte

anterior [24-26].

[Figura 2] Corte para sangria da seringueira em meia espira e coleta

2.4 Preservação do látex

A necessidade de estabilização do látex através de aditivos decorre da

necessidade de se evitar o processo de coagulação espontânea, em que se observa a

formação de uma fase superior coagulada e uma fase inferior aquosa e clara. Várias

hipóteses [27-30] explicam o porquê deste processo ocorrer rapidamente, em questão de

horas. A primeira considera a ação de microorganismos reagindo com compostos não-

borracha, diminuindo seu poder de estabilização. A segunda hipótese atribui esse efeito

à liberação de ânions de ácidos graxos através da hidrólise de várias substâncias

lipídicas presentes no látex. Estes ânions são então adsorvidos na superfície das

partículas de borracha, possivelmente removendo parte das proteínas adsorvidas. Estes

ânions então interagem com cátions metálicos divalentes como cálcio e magnésio,

presentes no látex ou gradualmente liberados de complexos pela ação de enzimas. A

Tabela 1 mostra a composição típica em porcentagem em massa e total de sólidos (TS)

de látex da Borracha Natural

[Tabela 1] Composição típica em porcentagem em massa e total de sólidos (TS)

de látex da Borracha Natural [31].

Alto Teor de Amônia Baixo Teor de Amônia

Látex

Borracha

59,67

97,61

59,61

,62

Proteínas

1,06

1,73

1,03

1,69

Lipídios

0,23

0,38

0,23

0,38

Sais

0,40

0,28

0,38

0,32

Amônia

0,68

0,21

Água 37,96 - 38,54 -

2.4.1 Caracterização do látex de borracha natural

O Natural Rubber Latex (NRL) é um látex polidisperso (tamanho médio de

partículas ~ 1µm) com alto teor de amônia (NH

) que é utilizada para impedir o

crescimento de bactérias na fase de estocagem do material. Este látex é estabilizado

pelas longas cadeias de ácidos graxos adsorvidas e que são produtos de hidrólise de

fosfolipídios. Essa estabilidade é mantida a partir da hidrólise das proteínas

originalmente adsorvidas na superfície, as quais, em pH alto fornecem o caráter iônico

do látex [32].

O principal componente do Natural Rubber Latex (NRL) é o poli-cis-isopreno

sindiotático que possui propriedades suigeneris quando comparado com a maioria das

borrachas sintéticas. Entre as principais propriedades encontra-se a possibilidade de

inúmeras modificações químicas, como a hidrogenação, epoxidação, cloração por

enxertia e vulcanização, viabilizadas pela insaturação em sua estruturação, levando ao

grande número de produtos de borracha encontrados no mercado [33].

A partir do método de centrifugação, observamos quatro frações no látex

natural: a fração borracha, a fração intermediária, o soro e os lutóides (Figura 3).

[Figura 3] O látex após centrifugação na Sorvall RC 26 Plus, a 10000 rpm e 2 h,

onde são obtidas quatro frações: a fração borracha, a fração intermediária, o soro e os

lutóides.

1. Fase borracha (37%) (hidrocarboneto isoprênico)

A fração borracha fica no topo da coluna, é a mais volumosa e contém as

partículas de borracha, que são menos densas que a água e migram para a superfície. A

fração intermediária contém pequenas partículas de borracha [34] e um pouco do soro e

é conhecida como fração skim [35] (do inglês, significa “desnatada” ou “magra”).

Apresenta coloração branca. A Figura 4 mostra a estrutura molecular da borracha e seus

tipos de cadeias.

a-)

b-)

[Figura 4] a-) Estrutura molecular da borracha, b-) formas das cadeias.

2. Soro (48%)

Fração intermediária aquosa é o meio dispersivo do sistema coloidal látex e

contém proteínas e sais dissolvidos. A fração aquosa abaixo da intermediária é soro que

contém íons, proteínas, carboidratos, açúcares e outras substâncias solúveis [36].

3. Fração de fundo (Lutóides) (15%)

A fração do fundo contém os lutóides, que são as organelas ricas em soro

catiônico que promove a coagulação do látex, além de suas funções bioquímicas como o

controle do pH e de patógenos [37]. Apresenta coloração amarela e é constituída por:

lutóides (proteínas, fosfolipídios e sais minerais) e partículas Frey-Wyssling

(constituídas de carotenóides e lipídios conferindo à borracha, a coloração amarela).

2.5 Biocompatibilidade da membrana de látex natural

A membrana de látex natural foi utilizada pela primeira vez por F. Mrué et al em

1996 [38], que a usou como prótese de um segmento do esôfago cervical de cães. O

látex funcionou apenas como ponte para a regeneração dos tecidos, não foi incorporado

aos tecidos do hospedeiro. Demonstrou propriedade indutora de regeneração tecidual,

sendo totalmente eliminado após dez dias de pós-operatório nas fezes dos animais e no

lugar formou-se um “neo-esôfago”.

Sader et al. em 2000 [39], estudaram o comportamento da membrana de látex

natural como substituto parcial do pericárdio de cães. Foram avaliados três grupos:

grupo A, onde o retalho do pericárdio foi removido e reimplantado imediatamente;

grupo B, em que o retalho foi removido e substituído por outro de látex natural, com

0,3mm de espessura; grupo C, no qual o retalho de látex tinha 0,7mm de espessura. Em

50% dos animais do grupo B e C houve completa regeneração do pericárdio. Nos cães

do grupo A foi observado um quadro de regeneração irregular do pericárdio. Os

resultados mostraram que a membrana de látex foi satisfatória para a substituição

parcial do pericárdio de cães.

Em um teste biológico, in vivo, da membrana cório-alantóide de embriões de

galinha, a membraba de látex natural foi usada por Alves em 2003 [40] para analisar o

estímulo de atividade angiogênica causada por este material. Foi possível observar a

indução de angiogênese no tecido onde a membrana de látex manteve contato durante o

experimento, ver figura 5.

[Figura 5] Estimulação da angiogênese, pelo látex natural [40].

Com tratamento

Sem tratamento

Pinho et al. em 2003 [41] pesquisaram o uso da membrana de látex natural com

polilisina a 0,1% (Poly-L-lysine Hydrobromide, PM 70-140 Kda-Sigma) na

reconstrução conjuntival em coelhos neo-zelandeses adultos. Foram analisados um

grupo controle (sem membrana) e um experimental (com membrana). Após análises

histológicas, observaram que a recuperação foi satisfatória em 60% dos olhos com

biomembrana enquanto que, nos olhos do grupo sem membrana, ela foi satisfatória em

apenas 20%. O número médio de vasos por campo óptico na ferida cirúrgica dos olhos

com biomembrana foi o dobro desse mesmo número nos olhos com esclera nua (grupo

controle). Esses dados sugeriram que a membrana de látex favorece a cicatrização

conjuntival e a neoangiogênese.

Segundo Rabelo et al. em 2005 [42], a técnica de implantação da membrana de

látex, poliamida e polilisina a 0,1%, apresentou bons resultados na reparação hérnias

umbilicais recidivantes em bovinos leiteiros. Apesar de ser um material não absorvível,

não foi observada reação inflamatória tipo corpo estranho ou demais complicações com

o uso da membrana, possivelmente porque o material possui baixa antigenicidade.

Balabarian et al. em 2006 [43], avaliaram a biocompatibilidade do látex natural.

Grânulos de látex foram implantados cavidades ósseas alveolares depois de extração

dental em ratos. Os animais foram sacrificados 7, 21 e 42 dias após o procedimentos. Os

dados quantitativos confirmaram a aceleração da neoformação óssea e a diminuição da

presença de tecido conjuntivo ao redor do implante. Foi demonstrado que o material

apresentou biocompatibilidade, progressiva integração com o osso alveolar,

simultaneamente aceleração da neoformação óssea e mostrou importante atuação no

processo de cicatrização.

Diante dos achados teóricos encontrados na literatura [38-43], os quais

demonstraram as propriedades do látex natural (resistência mecânica,

biocompatibilidade, flexibilidade e fácil manuseio), objetivou-se no presente trabalho:

1. Confecção de novos filmes de látex natural agregados a substâncias de interesse

em odontologia e ortopedia, que são a albumina de soro bovina (BSA),

metronidazol (MTZ) e o (óxido nítrico) NO, a fim de que atuem como sistema

de liberação controlada (SLC).

2. Caracterização da taxa de liberação de fármacos, de acordo com a porosidade do

filme utilizando-se as técnicas de espectrofotometria ótica, termogravimétrica e

microscopia.

3. Caracterização química, estrutural dos novos SLC´s através de espectroscopia

ótica, espectrometria de infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e

resistência mecânica..

2.6 Regeneração Óssea Guiada (ROG)

De todas as áreas do conhecimento médico, talvez a mais importante e de

maiores perspectivas para a humanidade seja a regeneração. Toda a estrutura da vida

esta baseada na capacidade do organismo de se regenerar, e o processo de senilidade

nada mais é do que a redução lenta e gradual dessa capacidade. Inúmeras patologias de

diferentes e variadas procedências tem como ponto etiológico comum alterações do

processo regenerativo.

A regeneração óssea guiada (ROG) [44-47] é um procedimento bem

estabelecido em cirurgias ortopédicas reconstrutivas e em tratamento periodontal de

defeitos ósseos. Nesta técnica, uma membrana é colocada sobre o defeito ósseo para

proteger esse espaço, mantendo uma ambiente favorável para migração contínua de

células com potencial osteogênico no defeito. Esta barreira impede a invasão de

fibroblastos que resultam na não união do osso (Figura 6).

[Figura 6] Membrana utilizada como barreira mecânica para a técnica de ROG.

2.7 Tipos de membranas

As membranas devem possuir alguns requisitos indispensáveis para agir como

barreira física passiva: biocompatibilidade, propriedades oclusivas, capacidade de

criação de espaço, integração tecidual e clinicamente manuseável [47]. Além disso, as

membranas devem promover regeneração óssea de forma previsível, sem a presença de

efeitos colaterais. Estas barreiras também devem ser de fácil manipulação, custo

acessível e de sucesso previsível [48].

Os biomateriais podem ser classificados de acordo com algumas de suas

propriedades, e divididos em: osteogênicos, osteoindutores e osteocondutores.

1- Osteogênicos: são os materiais orgânicos capazes de estimular diretamente os

osteoblastos a formar osso.

2- Osteoindutores: são materiais capazes de induzir a transformação de células

mesenquimais indiferenciadas em osteoblastos, aumento o crescimento ósseo ou, até

mesmo, formando osso ectópico.

3- Osteocondutores: (geralmente inorgânicos, materiais desproteinizados)

favorecem a migração, proliferação e maturação das células progenitoras, além de

conduzirem a aposição do novo osso em sua superfície a partir de tecido ósseo

preexistente nas bordas da lesão.

2.7.1 Barreiras não absorvíveis

A primeira membrana desenvolvida para ROG foi de politetrafluoretileno

(PTFE) por ser inerte. Porém ela não é absorvível, requerendo uma segunda cirurgia

para sua remoção, e eram, freqüentemente, associadas à exposição, que,

conseqüentemente, arriscava o sucesso clínico [49].

Atualmente, o material de membrana mais pesquisado e utilizado em

procedimentos de ROG é constituído por uma estrutura especificamente formada por

politetrafluoretileno expandido (e-PTFE). A molécula fluorcarbono,

politetrafluoretileno (base química componente do e-PTFE), não pode ser quebrada

quimicamente, em condições fisiológicas. Além disso, a segurança do e-PTFE foi

estabelecida por extensos testes de biocompatibilidade, longa história de segurança e

uso efetivo em próteses vasculares e de tecidos moles [47].

Apesar da alta previsibilidade de regeneração óssea com a utilização de

membranas de e-PTFE, a principal desvantagem desta membrana é que a sua exposição

pode causar contaminação bacteriana. A reação inflamatória da área pode levar à

necessidade de remoção precoce da membrana [50-53]. Outro tipo de membrana não

absorvível utilizada é a titânio microperfurada [54].

2.7.2 Barreiras absorvíveis

No intuito de eliminar a necessidade de um segundo tempo cirúrgico para a

remoção da membrana não-absorvível, tem sido intensa a investigação para

desenvolvimento de membranas absorvíveis [48].

O conceito de material absorvível envolve alguns importantes aspectos.

Primeiro, o material deve sofrer reabsorção e degradação macromolecular através da

associação de hidrólise e degradação enzimática por enzimas, tais como a fosfatase

ácida e a colagenase. Segundo, a bioreabsorção requer total eliminação dos produtos da

degradação sem efeitos residuais locais [48]. Os materiais poliméricos sintéticos mais

comuns, propostos para uso, como membranas para ROG (ácidos poliláctico (PLA) e

poliglicólico (PGA)) [49]. Outras barreiras utilizadas como membranas oclusivas são as

derivadas de colágeno suíno tipo I e tipo III [55], além de lâminas ósseas

desmineralizadas [56].

2.8 Sistema de liberação controlada (SLC)

2.8.1 Importância da liberação controlada

A importância dos sistemas de liberação de princípios ativos advém do fato que

raramente um fármaco veiculado em solução aquosa, ou numa forma convencional,

consegue atingir um alvo específico no organismo em concentrações adequadas para

provocar o efeito terapêutico esperado. Isso pode ser facilmente entendido quando

verificamos que entre o local de administração do fármaco e o órgão ou tecido alvo, se

interpõe uma série de obstáculos de naturezas diversas (anatômicos, químicos e

biológicos). Somente uma parte em dez mil de um fármaco injetado intravenosamente

alcança seu alvo final quando o alvo está localizado em sítios profundos. A liberação

controlada de fármacos é um tópico importante para várias iniciativas em

nanotecnologia devido ao possível impacto para a sociedade, com a criação de sistemas

otimizados que garantam a liberação num sítio específico e a uma taxa controlada.

Dentre os vários paradigmas de liberação controlada destaca-se o uso de sistemas

liberadores de drogas sustentado em materiais poliméricos [57].

Entretanto, existem limitações nos sistemas carreadores existentes. Como por

exemplo, o tempo de reabsorção do carreador. Pois se for demasiado curto, não mantém

a concentração adequada de BMP durante o tempo necessário e se muito longo pode

impedir fisicamente o desenvolvimento do novo tecido calcificado, levando à formação

óssea não-orientada e pseudoartrose.

Desta forma, surge a necessidade da confecção de um SLC de fármaco eficaz

que provenha a liberação de fármacos no sítio do defeito ósseo por períodos

prolongados de tempo com uma dose apropriada. Como já mencionado, o BMP possui

forte atividade osteoindutora, entretanto, seu uso clínico tem sido dificultado pela falta

de sistemas carreadores (delivery systems) aceitáveis [58]. A Hidroxiopatita é

biocompatível, mas não é biodegradável e, portanto remanesce no sítio do defeito.

Esponjas de colágeno podem ser imunogênicas e osso desmineralizado mostra-se como

um mantenedor insuficiente e possui uma caracterização pobre da liberação das

proteínas.

2.8.2 Albumina de soro bovina (BSA)

Pode-se definir as albuminas como sendo membros de uma mesma classe de

proteínas, responsáveis pelo transporte das mais variadas moléculas no organismo,

sejam elas de caráter hidrofóbico (ácido graxos, bilirrubina, hormônios e drogas) ou

hidrofílico (a própria água, Ca

, Na

e K

), e pela manutenção do equilíbrio osmótico

no sangue [59]. Devido à similaridade da albumina de soro (ou plasma) bovino (BSA)

em relação à albumina do plasma humano (HSA) o estudo da BSA fornece uma boa

analogia frente a HSA em relação aos métodos de purificação descrição de propriedades

físico-químicas, bem como análise estrutural e modelagem matemática.

As albuminas são altamente solúveis em água e são precipitadas apenas por altas

concentrações de sais neutros como o sulfato de amônio. A estabilidade em solução de

BSA é alta, especialmente se as soluções são guardadas como alíquotas congeladas.

Apesar disso, as albuminas são facilmente coaguladas (desnaturação seguida de

precipitação) pelo calor. Quando aquecidas até 50ºC ou mais, as albuminas rapidamente

formam agregados hidrofóbicos que não revertem aos monômeros mediante

resfriamento.

A BSA possui massa molecular de 66.430g/mol, sendo que a sua estrutura

primária é a de uma cadeia única de polipeptídio que consiste em aproximadamente 583

resíduos de aminoácidos e nenhum carboidrato. Na faixa de pH 5,0 até 7,0 a BSA

possui 17 pontes de dissulfeto internas e um grupo sulfidril.

BSA foi empregada porque possui peso molecular da mesma ordem de grandeza

das BMP´s (bone morphogenetic proteins), 30.000g/mol, que são proteínas que

aceleram o crescimento ósseo, além de ser mais acessível.

Vale reforçar que as proteínas morfogenéticas ósseas (BMPs) são promotores de

crescimento capazes de induzir a formação de osso e cartilagem, promovendo a

quimiotaxia e diferenciação de células mesenquimais para o local onde foram

implantadas, mas para uma efetiva osteocondução necessitam de uma substância

carreadora. Quando implantadas em tecidos animais, as BMPs se ligam a receptores

específicos existentes na superfície das células osteoinduzidas, ativam as proteínas

citoplasmáticas SMAD (mothers against decapentaplegic proteins) e, no núcleo da

célula receptora, passam a regular a transcrição de genes relacionados com calcificação

e formação óssea. Além disso, vale ressaltar que a BSA é apenas um substituto da BMP

e que em trabalhos futuros, pretende-se agregar a BMP nas membranas de látex natural.

2.8.3 Metronidazol (MTZ)

O metronidazol (MTZ) é um antibiótico usado para tratamento de infecções na

pele, tecidos e ossos. Ele é um derivado nitroimidazol com atividade antiprotozoária da

família dos nitro-5-imidazóis [4-6]. Este composto também possui atividade

antibacteriana contra os microorganismos anaeróbios. Está indicado no tratamento de

giardíase, amebíase, tricomoníase, vaginites por Gardnerella vaginalis e infecções

causadas por bactérias anaeróbias como Bacteroides fragilis e outras bactérias,

Fusobacterium sp, Clostridium sp, Eubacterium sp [60].

Propomos a agregação do MTZ na membrana de látex natural porque ele é usado

para tratamento de doenças periodontais, pois ele age contra bactérias anaeróbicas da

cavidade oral. Além disso, o MTZ é usado para reduzir o processo de inflamatório em

caso de rejeição e inflamação. Ao penetrar na célula, o MTZ é degradado por ação de

nitrorredutases, gerando compostos polares citotóxicos. Estes determinam perda da

estrutura helicoidal do DNA bacteriano, quebra de filamentos e comprometimento

concomitante de sua função, além de inibir a síntese de ácidos nucléicos; isso é

explicado por Seymour et al em (1995) [61]. Com a ruptura da estrutura helicoidal do

DNA, a célula bacteriana morre. MTZ afeta as células independentemente de estarem se

dividindo ou não. A Figura 7 mostra a estrutura do metronidazol.

a-) b-)

[Figura 7] a-) Estrutura do metronidazol para tratamento de infecções na pele,

tecidos e ossos [60]; b-) Fórmula molecular, C

e ilustração do Flagyl que

possui o metronidazol como principio ativo.

2.8.4 Óxido Nítrico (NO)

O radical livre óxido nítrico (NO) é extensamente investigado na fisiologia por

causa de seu papel em múltiplos processos incluindo a vasodilatação, angiogênese,

neurotransmissão, e a resposta imune [62-66]. Por exemplo, o NO liberado pelas células

do endotélio serve para proteger o tecido cardiovascular melhorando o fluxo de sangue

e inibe trombose e enzimas que destroem as células intermediárias [67].

O NO será usado como modelo de droga em membranas de látex natural pois

auxilia na vascularização e atua em processos inflamatórios. O NO é um mediador

gasoso responsável por uma variedade de fenômenos fisiológicos. A L-arginina é a

precursora da síntese do óxido nítrico, na presença de óxido nítrico-sintase (NOS).

Em 1980, Furchogott & Zawadzki [68] demonstraram que o relaxamento

vascular induzido por acetilcolina foi dependente da presença do endotélio e

evidenciaram que este efeito foi mediado por um fator humoral lábil, mais tarde

conhecido como fator de relaxamento dependente do endotélio (EDRF). Em 1987 foi

demonstrado que esse fator de relaxamento derivado do endotéliom (Figura 8) era um

radical livre, o óxido nítrico (NO). Palmer et al [69] sugeriram que EDRF e o óxido

nítrico eram indistinguíveis na atividade biológica, estabilidade química e

susceptibilidade à inibidores ou potencialização e que ambos tinham sua ação inibida

pela hemoglobina e potencializada por superóxido dismutase. Porém, alguns autores

alegaram que a forma ativa do EDRF não era o NO, mas um precursor do NO ou um

tiol derivado do NO [70]. O óxido nítrico foi escolhido como a molécula do ano de

1992 [71].

[Figura 8] Endotélio usa o NO para comandar o relaxamento do músculo liso da

parede do vaso.

NO pode ser um oxidante ou um redutor dependendo do meio em que ele está e

é rapidamente destruído pelo oxigênio [72], sendo que sua oxidação produz nitrito e

nitrato [73]. O NO tem o menor peso molecular de qualquer produto de secreção celular

de mamíferos; sua meia-vida é curta e a especificidade de suas reações é mínima [74]. O

NO é citotóxico e vasodilatador [75] e modula reações inflamatórias ou

antiinflamatórias, dependendo do tipo celular e do estímulo [76].

A molécula do NO tem um elétron não pareado e reage facilmente com

oxigênio, radical superóxido, ou metais de transição, como ferro, cobalto, manganês ou

cobre [77-78]. O NO tem alta afinidade com o heme, encontrado em proteínas

intracelulares (óxido nítrico-sintase, cicloxigenase e guanilato ciclase) e também liga-se

a grupos -SH, formando tiol [79], é um gás incolor e estável, moderadamente solúvel

em água e sua meia-vida varia de 3 a 60 segundos, mas pode ser maior devido ao

ambiente do NO, concentração de O

e O

•

[73,80].

Sangue

2.8.4.1 Aprisionador ou “trap” de NO

“Traps” ou aprisionadores de NO são compostos capazes de se ligarem a ele

formando compostos estáveis e com características especiais. Os complexos de ferro são

os mais conhecidos “traps” de NO usados em técnicas de ressonância paramagnética

eletrônica (EPR) por apresentarem sinais bastante característicos e poderem ser usados

em experimentos in vivo e ex-vivo.

Um dos “traps” que utilizamos neste trabalho é o Fe[S2CN(C2H5)2]2 (FeDETC2)

em que o NO se liga para formar Fe(NO)[S2CN(C2H5)2]2, também conhecido como

MNIC-DETC ou [Fe(NO)DETC2], cuja estrutura é mostrada na Figura 9.

[Figura 9] Estrutura do complexo Fe(NO)DETC

Capítulo III

MÉTODOS EXPERIMENTAIS

3. MÉTODOS EXPERIMENTAIS

3.1 Introdução

Este capítulo discute os métodos utilizados para caracterizar as membranas de

látex natural como uma ferramenta para a liberação controlada de drogas.

Fármacos foram agregados a matriz de latex natural e o comportamento da

liberação destas drogas foi estudado. Ao longo deste trabalho, incorporamos a albumina

de soro bovina (BSA), o metronidazol (MTZ) e o óxido nítrico (NO) como modelos de

droga. Foram utilizadas as seguintes técnicas para caracterização: microscopia de força

atomica (AFM), análise termogravimetria (TG), microscopia eletronica de varredura

(MEV), ressonância paramagnética eletronica (EPR) e análise de resistencia mecânica..

A liberação da BSA foi estudada utlizando o método de Lowry (espectrofotometria),

fazendo medidas de absorção em função do tempo. Para a liberação do MTZ, a absorção

em função do tempo foi observada empregando a espectroscopia UV/visível. A

liberação do NO será caracterizado utilizando a técnica de EPR.

3.2 Membrana de Látex

O látex natural utilizado neste trabalho consiste em uma mistura de diferentes

clones. A extração foi realizada na Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queirós” –

ESALQ-USP, Piracicaba, Brasil. Depois da extração, amônia foi utilizada para o látex

líquido, e este material foi centrifugado a 8000g. A centrifugação foi empregada para

reduzir algumas proteínas contidas no látex natural que causam reações alérgicas.

A confecção das membranas foi feita através do método de simples deposição. A

fabricação consistiu em depositar 2 mL de látex sobre a placa circular de 5,00

0,05 cm

de diâmetro de inox. Um micrômetro digital foi utilizado para medir a espessura das

membranas. Na Figura 10, observa-se, respectivamente: forma; espessura; flexibilidade;

e elasticidade da membrana de látex natural.

[Figura 10] Forma (a); Espessura de 1,5mm (b); Elasticidade (c); Flexibilidade

da membrana de látex natural (d).

(a) (b)

(d)

a-) b-)

c-) d-)

3.3 Caracterização das membranas de látex natural

3.3.1 Testes de Resistência Mecânica

A análise de resistência mecânica mede as alterações dimensionais da amostra.

Os ensaios foram realizados em uma máquina universal de ensaios – Modelo DL 2000

da EMIC (Figura 11). Neste experimento uma carga constante (10kgf) é aplicada sobre

a amostra e podemos observar a deformação da amostra em detalhes. Neste experimento

é possível encontrar o módulo de Young para diferentes amostras.

[Figura 11] Máquina universal de ensaios – EMIC Modelo DL 2000 utilizada

nos experimentos.

O teste de resistência mecânica fornece informações sobre a mudança do

comportamento elástico da amostra.

Corpo de prova é a parte da membrana submetida ao teste de tensão ou

deformação. Abaixo, segue as dimensões das membranas para corpo de prova. Note que

a membrana foi confeccionada em formato de alteres.

• comprimento da base= (44,0 ± 0,5)cm;

• largura = (1,5 ± 0,5)cm;

• espessura ~1,5mm

Dois pequenos pedaços de lixa foram na garra do equipamento de tensão-

deformação para evitar que corpos de prova se soltassem ou rompesse na garra.

3.3.1.1 Testes de tensão-deformação

Os três principais modos pelos quais os sistemas sofrem deformação são tração,

cisalhamento e compressão. Neste trabalho utilizou-se a tração, que consiste na

aplicação de força nas extremidades da amostra. Quando uma tensão é exercida em um

corpo sólido, este tende a se deformar. A razão entre a tensão aplicada e a deformação

ocorrida define, o módulo de elasticidade do material, que corresponde a uma

característica do material, não importando suas dimensões. Quanto maior for este

módulo maior será a resistência do material à deformação. E, obviamente, para uma

mesma tensão, quanto menor forem as dimensões do corpo de prova, menor será a

força necessária para deformá-lo.

Feitos todos os ajustes necessários, as membranas foram submetidas ao teste de

tensão-deformação. O equipamento EMIC-DL 2000 é acompanhado de um software

que retorna a curva de resposta (força [kgf] vs deformação [mm]) de cada corpo de

prova. As membranas foram tencionadas até sua ruptura (Figura 12) e os resultados

foram analisados a partir dessas curvas.

[Figura 12] Membrana em teste

3.3.2 Análise termogravimétrica

A estabilidade térmica das amostras foi determinada por análise

termogravimétrica, sendo as amostras aquecidas sobre nitrogênio à taxa de 50

C/min,

de 20 a 600

C, em um sistema de análise termogravimétrico TGA 50. As massas das

amostras de látex natural, látex natural + BSA, látex natural + MTZ e látex natural +

FeDETC variaram de 4,5 a 6,0 mg.

3.3.3 Espectroscopia de infravermelho

As amostras foram caracterizadas por FT-IR utilizando o equipamento Nicolet

380 fabricado pela Thermo Electron Corporation. Os espectros foram obtidos de filmes

preparados após da secagem das amostras. Foi utilizado o módulo de espectroscopia de

reflexão totalmente atenuada, Attenuated Total Reflectance (ATR) na região 500-4000

-1

. Cada espectro foi obtido acumulando 32 varreduras, com resolução de 4 cm

-1

. Esta

técnica foi utilizada para poder entender a interação dos fármacos nas membranas de

látex.

3.3.4 Caracterização por microscopia eletrônica de varredura

O Microscópio Eletrônico de Varredura, MEV (Scanning Electron Microscope,

SEM) é um equipamento versátil que permite a obtenção de informações estruturais e

químicas de amostras diversas. Um feixe fino de elétrons de alta energia incide na

superfície da amostra onde, ocorrendo uma interação, parte do feixe é refletida e

coletada por um detector que converte este sinal em imagem de BSE (ou ERE) -

imagem de elétrons retroespalhados - ou nesta interação a amostra emite elétrons

produzindo a chamada imagem de ES (elétrons secundários). Neste trabalho, a

distribuição dos poros das membranas de NRL foi observada por microscopia eletrônica

de varredura (MEV) utilizando um equipamento modelo ZEISS EVO 50 (15KV)

3.3.5 Caracterização por microscopia de força atômica

A microscopia de força atômica feita em modo de não contato é ideal para

superfícies moles ou frágeis, que por ventura possam ser danificadas pela sonda como é

o caso da borracha. A técnica consiste na varredura da superfície da amostra por uma

sonda em distâncias que variam de 10 nm a 100 nm, na sua freqüência natural de

ressonância mecânica. O raio de curvatura da extremidade da sonda, feita de silício, é

menor que 20 nm. Esta ponteira é fixa em um cantilever que tem 100 a 200 µm de

comprimento, com as constantes de mola da ordem de 24 a 100 N/m. A sonda ao se

aproximar da superfície sofre a ação de forças de van der Waals que mudam a constante

de mola efetiva da sonda, resultando na variação da freqüência natural de ressonância e,

conseqüentemente da amplitude e fase do sinal.

A microscopia de força atômica, por ter uma resolução na ordem sub-

micrométrica, é utilizada no estudo dos padrões obtidos por secagem, presença de

flocos, fissuras e da rugosidade das membranas de látex. Por exemplo, é possível

quantificar a rugosidade da superfície através da determinação de alguns parâmetros de

rugosidade das imagens topográficas. Esta técnica foi utilizada para mostrar o tipo de

cadeias das membranas de látex natural.

3.4 SLC utilizando o látex como matriz

3.4.1 Liberação da BSA

A confecção do SLC utilizando a BSA como modelo de droga foi dividido em

duas etapas: Solubilização da BSA e adição da BSA na solução de látex. A BSA foi

adquirida INLAB Ltda., Brasil.

Nesta etapa do trabalho, a confecção do SLC foi realizada através do método de

simples deposição. A metodologia consistiu na confecção de 15 membranas de látex

natural com BSA. Para isto foram depositadas em 15 placas de circulares de 5,00

0,05

cm de diâmetro de inox, 2mL de látex natural acrescidos de 1mL de BSA em solução

com concentração de 10mg/mL, portanto a composição final do filme foi de 2mL de

látex e 1mL de BSA. Foram também produzidas 10 membranas de látex natural sem

proteína (BSA). Para isto, 2mL de látex natural foi depositado nestas placas de

circulares.

Desta forma, membranas de NRL e membranas de NRL+BSA foram colocadas

em diferentes béqueres contendo 200mL de solução aquosa com 0,05% de azida de

sódio (antifungicida), onde o comportamento da liberação foi observado. Alíquotas

destas soluções foram coletadas em diferentes intervalos de tempo durante 400 horas

Em seguida, foram construídas duas curvas de absorbância versus tempo, sendo uma

para membranas de NRL e outra para membrana de NRL+BSA. Para quantificar as

substâncias liberadas pelas membranas de NRL em solução aquosa e a BSA liberada

pelas membranas de NRL+BSA foi utilizado método Lowry Modificado [81-82] nessas

alíquotas. Nestes experimentos, observamos que a BSA liberada pela membrana de

NRL+BSA e as substâncias contidas na membrana de NRL absorvem no mesmo

comprimento de onda, 280nm. Assim a curva de liberação das membranas de NRL foi

subtraída da curva de liberação das membranas de NRL+BSA, como pode ser

observada na figura 13. A diferença entre a curva de NRL+BSA e curva de NRL será a

quantidade de BSA liberada pelo SLC.

[Figura 13] Liberação de substâncias pela membrana de NRL e liberação da

BSA pela membrana de NRL+BSA.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

----- Membrana de Látex + BSA(10mg/mL)

----- Membrana de Látex

Absorbância

Tempo (horas)

Curvas de Liberação

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Absorbância

mg/ml

Para mensurar a quantidade de BSA liberada pela membrana de NRL+BSA é

necessário construir uma curva de calibração (Figura 14.b) através do Método Lowry-

Modificado. Observe que quanto maior a concentração de BSA, mais azul se torna a

solução (figura 14.a).

a-) b-)

[Figuras 14] a-) Soluções de diferentes concentrações de BSA, preparadas

através do Método Lowry Modificado e b-) Curva de calibração de BSA utilizando

método Lowry

(

)

004

012

(

Diferentes temperaturas de polimerização (-100ºC a 40ºC) foram empregadas

com o propósito de controlar a morfologia da membrana. A variação da morfologia da

membrana (densidade e tamanho de poros) tem forte influência na taxa de liberação de

proteínas.

3.4.1.1 Curva de calibração para as substâncias liberadas

pelas membranas de NRL

Para relacionar a absorbância com a concentração de substâncias liberadas pelas

membranas de NRL, construiu-se uma curva de calibração da seguinte forma: Foram

preparadas três membranas de látex natural, e a seguir elas foram colocadas em um

béquer com solução aquosa 0,05% de azida e deixados por 10 dias. A seguir, as

membranas foram retiradas do béquer, e a solução aquosa contendo substâncias

liberadas pela membrana foram submetidas ao processo de liofilização.

O processo de liofilização [83-84] consiste no congelamento do material e então

redução da pressão circunvizinha permitindo que a água congelada no material sublime

diretamente da fase líquida ao gás. O resultado final do material liofilizado consistiu em

substâncias liberadas pela membrana de NRL. Utilizando este material liofilizado foi

possível preparar soluções de diferentes concentrações e, aplicando o método Lowry-

Modificado pôde-se obter a curva absorbância versus concentração (Figura 15).

[Figura 15] Curva de calibração do material liberado pela membrana de látex em

solução aquosa xY ).005,0888,0()109,9109,7(

±+×±×−=

−−

3.4.2 Confecção e caracterização da liberação do MTZ

A confecção do SLC utilizando o metronidazol (MTZ) como modelo de droga

também dividido em duas etapas: solubilização do MTZ e adição do metronidazol na

solução de látex. Nesta etapa do trabalho, a confecção do SLC foi realizada através do

método de simples deposição. A fabricação consistiu na confecção de 7 membranas de

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

Absorbância

mg/ml

látex natural com MTZ. Para isto foram depositados em 7 placas de circulares de

5,00

0,05 cm de diâmetro de inox, 2mL de látex natural acrescidos de 1mL de MTZ

em solução com concentração de 10mg/mL. A seguir as membranas foram

polimerizadas a -100ºC, -10ºC, -1ºC, RT e 40ºC.

Foram também produzidas 10 membranas de látex natural sem o MTZ. Pois foi

necessário confirmar que as substâncias contidas pela membrana de látex não absorvam

no mesmo comprimento de onda do MTZ. Consequentemente foi observado que o MTZ

absorve em 330nm e as substâncias contidas na membrana de NRL absorvem em

280nm.

As membranas de NRL incorporada com Metronidazol (MTZ) foram colocadas

em 200 mL de solução aquosa. O comportamento da liberação foi observado retirando

alíquotas desta solução durante 450 horas. A liberação do MTZ foi caracterizada

empregando a técnica por espectroscopia por UV-VIS.

3.4.3 Confecção e caracterização da liberação do NO

A preparação do sistema liberador de NO foi separado em dois estágios:

preparação da matriz de látex e da solução de FeDETC e o processo de mistura do látex

com o FeDETC obtendo o sensor sólido. Para a preparação da solução de FeDETC

foram utilizados os seguintes reagentes: Cloreto de ferro hexahidratado(FeCl

.6H

O),

dimetilformamida(DMF, C

ON) e o dietilditiocarbamato de sódio(DETC,

NNaS

.3H

O). A solução de FeDETC (Figura 16) foi preparada utilizando 12mg

de cloreto de ferro e 20mg de DETC que foram diluídos em 3ml de DMF durante 10

minutos no banho ultra-sônico por 10 minutos para homogeneização.

[Figura 16] Solução de látex e solução de FeDETC

A temperatura em que a solução de látex com FeDETC é transformado em uma

borracha foi de 27ºC, ou seja, temperatura ambiente (RT). A concentração de FeDETC

utilizada na matriz de látex foi de 14.8mM [85, 86]. O radical livre, óxido nítrico foi

obtido pela redução do nitrito de sódio (NaNO

) utilizando ditionito de sódio (Na

)

como mostra a reação abaixo (1).

222

422

NONONaNaNOOH

OSNa

 →+→+

−

(1)

As membranas de Látex-FeDETC foram fabricadas utilizando látex natural,

água e a solução FeDETC. A solução de FeDETC vulcaniza instantaneamente ao entrar

em contato com o látex [85, 87] , resultando em uma membrana não homogênea. Na

tentativa da obtenção de uma membrana homogênea, optamos pela diluição da solução

de látex em água, a fim de reduzir a velocidade da reação.

A solução de FeDETC foi adicionada vagarosamente à solução de látex e água

sob agitação magnética. A seguir, 3 mL da solução final obtida foi depositada em uma

placa de inox de (5,00

0,05) cm de diâmetro. Após a deposição, a membrana é levada

na estufa a 40º C por 24 horas para a polimerização. A seguir a membrana foi retirada

da placa de inox e recortado em retângulos de (0,70

0,05) por (2,6

0,05) cm.

3.4.3.1 Adição do óxido nítrico no SLC

O sistema de liberação controlada foi mergulhado na solução de óxido nítrico

(NO) por duas horas. A obtenção do NO foi mostrado na equação 1. O monitoramento

do radical livre, NO, foi feito através da espectroscopia por ressonância paramagnética

eletrônica (EPR). Os espectrômetros de EPR são classificados de acordo com a

freqüência e a modulação das microondas de trabalho. Com relação à freqüência das

microondas, os espectrômetros levam os nomes das bandas de freqüência com que

operam. O espectrômetro de Banda X opera com freqüência de microondas de

aproximadamente 9.5 GHz , o de Banda K, 24 GHz e o de Banda Q, 35 GHz. Existem

ainda comercialmente os espectrômetros de Banda L (1.5 GHz), Banda S (3.2 GHz) e

Banda W (95 GHz). As freqüências altas são utilizadas quando se pretende uma melhor

resolução do fator g. As freqüências baixas são usadas quando a resolução da interação

hiperfina é um parâmetro importante, quando a presença de água impede o uso de

freqüências mais altas, ou quando queremos realizar medidas com amostras grandes, já

que o tamanho da cavidade do espectrômetro é inversamente proporcional à freqüência

de trabalho.

Neste trabalho foi utilizado um espectrômetro VARIAN-E4 acoplado a um

amplificador Lock-in EG&G 7260, a um frequencímetro HEWLETT PACKARD

5350B e adaptado para ser controlado remotamente por um microcomputador através de

placas e cabos GPIB (figura 17).

[Figura 17] Espectrômetro VARIAN E4 utilizado para estudo e caracterização

do sistema liberador de NO.

O espectrômetro opera com campos magnéticos de 0,025 a 0,6 T (250 a 6000 G)

e com microondas não moduladas de freqüências de 8,8 a 9,6 GHz, sendo portanto um

espectrômetro de banda-X. Com as adaptações, o espectrômetro pode operar com

várias freqüências de modulação do campo magnético e também pode obter espectros

de ressonância magnética detectada eletricamente (EDMR). A tabela 2 mostra as

condições em que foram feitas as medidas de EPR para o SLC de NO. A temperatura

utilizada nestes experimentos foi de 300K.

[Tabela 2] Condições em que foram feitas as medidas de EPR para o SLC de

NO.

Parâmetro Valor

Potência das microondas 20 mW

Freqüência das microondas

9.48 GHz

Amplitude de modulação 0,4 mT

Campo Central 331,5mT

Faixa de Varredura 20 mT

Número de varredura 10

Tempo de varredura 60s

Constante de tempo 300ms

Capítulo IV

RESULTADOS E DISCUSSÕES

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

4.1 Introdução

Neste capítulo, é analisada a influência da temperatura de polimerização na

morfologia da membrana de látex natural. Para isto, foi utilizada microscopia eletrônica

de varredura (MEV) e a microscopia de força atômica (AFM). Para a caracterização

química e estrutural foi utilizada análise termogravimétrica (TG) e espectroscopia no

infravermelho (FTIR).

Além disso, será apresentado o comportamento da liberação dos fármacos. Para

isto, estudamos a liberação dos seguintes fármacos na matriz de NRL.

1. BSA – Albumina de Soro Bovina

2. MTZ – Metronidazol

3. NO – Óxido Nítrico

4.2 Testes de Resistência Mecânica

Testes biomecânicos de tração foram realizados no laboratório de materiais da

Faculdade de Odontologia de Ribeirão Preto da Universidade de São Paulo (USP), em

que se determinou o grau de deformação e resistência de cada membrana antes da

implantação. Para isso, preparam-se com 44 cm de comprimento por 1,5 cm de largura e

a espessura de cada amostra foi determinada com micrometro, em que obteve-se a

média, após sete repetições para cada membrana (Tabela 3).

[Tabela 3] Valores médios de espessura, médias de diferentes amostras para

deformação e resistência de membranas de látex submetidas ao teste mecânico de

tração.

Membrana Espessura (mm) Deformação (mm) Resistência (kgf)

NRL 1,56 179 16,85

NRL+BSA 1,57 180 14,23

NRL+MTZ 1,56 170 12,35

Os testes de tração a que as amostras foram submetidas revelaram que a

composição influencia na deformação e resistência (Figura 18). Observamos que ao

adicionar fármacos (proteínas) ao látex natural, ocorre uma diminuição da resistência

mecânica. Este resultado era esperado, pois os fármacos estão agregados no “bulk” da

membrana de látex natural, aumento o número de ligações cruzadas. Assim, podemos

inferir que, as propriedades mecânicas dos vulcanizados são função do número e do tipo

de ligações cruzadas. Membranas oclusivas devem possuir características como que

conduzam requisitos biológicos, mecânicos e de uso clínico para servirem como barreira

contra a invasão celular indesejável, ou seja, a resistência mecânica é um fator

importante.

A Figura 18 mostra que a deformação de ruptura da membrana de NRL ocorreu

em 179 mm, enquanto para a membrana de NRL com BSA observamos que ocorreu a

ruptura em 180 mm e para a membrana de NRL com metronidazol a ruptura ocorreu em

torno de 170 mm. Em resumo, observa-se que não há mudança significativa na

resistência mecânica da membrana com a adição dos fármacos. É importante salientar,

que a espessura da amostra influencia diretamente sua resistência, sendo diretamente

proporcional, quando se compara amostras do mesmo material. Os três tipos de

membranas utilizadas possui o mesmo comprimento de base (44mm) e a mesma

espessura (~1,56mm). A figura 18 mostra que a força de ruptura das membranas de

NRL, NRL+BSA e NRL+MTZ foram respectivamente: 4,5MPa, 3,9MPa e 3,3MPa.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Força (Kgf)

Deformação (mm)

Látex Natural (NRL)

Látex Natural + BSA

Látex Natural + Metronidazol (MTZ)

[Figura 18] Deformações obtidas para as membranas de NRL, NRL+BSA e

NRL +MTZ.

O módulo de Young é definido pela equação (2):

(2)

Onde:

F= força de tração

A = área transerval do corpo de prova

?l = é o alongamento sofrido

l = é o comprimento do corpo não tracionado

A partir da equação 2, observamos que o módulo de Young da membrana de NRL foi

de 16,85MPa, enquanto para a membrana de NRL + BSA foi de 14,23MPa. Já em

relação a membrana de NRL com MTZ, observamos que o módulo de Young foi de

12,35MPa. De acordo com a literatura [8-9, 42, 62] o látex natural possui resistência

suficiente para aplicação biológica. Desta forma, podemos inferir que apesar das

mudanças no módulo de Young e na força de ruptura das NRL+BSA e NRL+MTZ,

estas amostras possuem resistência suficiente para aplicação como membrana oclusiva

em tíbia de coelhos.

4.3 Análise termogravimétrica (TG)

A análise termogravimétrica (TG) é uma técnica muito utilizada na

caracterização do perfil de degradação de polímeros e de outros tantos materiais. A

exposição à temperatura elevada pode, algumas vezes, alterar a estrutura química e, por

conseqüência, as propriedades físicas dos materiais. Em uma curva de TG observa-se a

inflexão devido ao processo de degradação térmica do material, o qual depende da

natureza química, ou seja, da estrutura e da extensão das forças de interação.

Seu objetivo neste trabalho foi analisar a degradação térmica dos fármacos nas

membranas de látex. A Figura 19 apresenta os termogramas de membranas de látex

natural (NRL) polimerizados à -100ºC, -10ºC, -1ºC, RT e 40ºC, obtidos em atmosfera

de nitrogênio. Uma única etapa de perda de massa é observada nos termogramas e em

todas as amostras analisadas os perfis de perda são semelhantes. A faixa de temperatura

utilizada neste experimento foi de 20ºC até 400ºC e a atmosfera utilizada foi de

nitrogênio e seu fluxo foi de 50ml/min.

Massa normalizada (u.a.)

Temperatura (º C) NRL polimerizado a -100ºC NRL polimerizado a -10ºC NRL polimerizado a -1ºC NRL polimerizado a RT NRL polimerizado a +40ºC

100 200 300 400 500 600

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Massa normalizada (u.a.)

Temperatura (º C)

NRL polimerizado a -100ºC

NRL polimerizado a -10ºC

NRL polimerizado a -1ºC

NRL polimerizado a RT

NRL polimerizado a +40ºC

[Figura 19] Termogramas de membranas de NRL polimerizado a diferentes

temperaturas

A Figura 20 apresenta os termogramas de membranas de látex natural (NRL)

com BSA polimerizados à -100ºC, -10ºC, -1ºC, RT, 40ºC e da BSA em pó. Observe que

o termograma da BSA em pó (linha laranja) é completamente diferente aos outros

termogramas das membranas de látex natural com BSA. Note que os termogramas das

membranas látex com BSA são semelhantes às membranas de látex sem adição de BSA

Os parâmetros como: fluxo, atmosfera e faixa de temperatura são os mesmo da Figura

19.

100 200 300 400 500 600

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

NRL + BSA polimerizado a -100ºC

NRL + BSA polimerizado a -10ºC

NRL + BSA polimerizado a -1ºC

NRL + BSA polimerizado a -RT

NRL + BSA polimerizado a +40ºC

somente BSA (pó)

Massa normalizada (u.a.)

Temperatura (º C)

[Figura 20] Termogramas de membranas de NRL + BSA polimerizado a

diferentes temperaturas e da BSA em pó.

A Figura 21 apresenta os termogramas de membranas de látex natural (NRL)

com MTZ polimerizados à -100ºC, -10ºC, -1ºC, RT , 40ºC e do MTZ em pó. Observe

que apenas o termograma do metronidazol (MTZ) em pó (linha rosa) é diferente aos

termogramas das membranas de látex natural com MTZ. Os termogramas mostrados da

Figura 21, foram obtidos em atmosfera de nitrogênio com fluxo de 50ml/min e a faixa

de temperatura de 20ºC a 600ºC.

0 100 200 300 400 500 600

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

NRL + MTZ polimerizado a -100ºC

NRL + MTZ polimerizado a -10ºC

apenas Metronidazol (pó)

NRL + MTZ polimerizado a -1ºC

NRL + MTZ polimerizado a -RT

NRL + MTZ polimerizado a +40ºC

Massa normalizada (u.a.)

Temperatura (º C)

[Figura 21] Termogramas de membranas de NRL + MTZ polimerizado a

diferentes temperaturas e da MTZ em pó.

A variação da temperatura de polimerização do látex natural não acarreta

mudanças nos termogramas das membranas de NRL. Tal fato, pôde ser observado para

as membranas de NRL +BSA e para as membranas de NRL + MTZ. As faixas de

temperatura de perda de massa mostram que a maior parte do polímero se decompõe em

uma única etapa, associada com a formação de produtos voláteis. O ombro observado

nas curvas de dm/dT, em torno de 350ºC, de todas as amostras é associado à

decomposição mais lenta de cadeias poliméricas ou resíduos poliméricos altamente

reticulados, freqüentemente observado em curvas de TG de borracha natural [ 88].

A Figura 22 mostra os termogramas das membranas de NRL, membranas de

NRL+BSA e membranas de NRL+MTZ. Podemos observar que apesar da BSA em pó e

o metronidazol (MTZ) em pó possuem termogramas totalmente distintos do NRL.

Quando estas substâncias são adicionadas ao látex, não observamos mudanças entre os

termogramas do NRL, NRL+BSA e NRL+MTZ.

1002003000,00,20,4

Massa normalizada (u.a.)

Temperatura (º C)somente NRL NRL + MTZ NRL + BSA somente BSA somente MTZ

100 200 300 400 500 600

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Massa normalizada (u.a.)

Temperatura (º C)

somente NRL

NRL + MTZ

NRL + BSA

somente BSA

somente MTZ

[Figura 22] Comparação entre os termogramas das membranas de NRL, NRL+

BSA, NRL + MTZ e entre a BSA e MTZ. Note que não se encontra nenhuma diferença

entre as membranas de NRL, NRL +BSA e NRL+MTZ.

Os resultados obtidos mostram que as amostras apresentam a mesma

estabilidade térmica quando em atmosfera de nitrogênio, exceto as amostras de BSA e

de MTZ que têm comportamentos térmicos distintos nesta atmosfera. Um fato curioso,

é que ao agregar o BSA ou MTZ ao NRL, imaginávamos encontrar termogramas

diferentes ao da membrana de NRL, pois estamos misturando substâncias diferentes a

matriz de látex. Assim, com está técnica não foi possível mostrar a interação do fármaco

com a matriz de látex natural. Desse modo, foi necessário utilizar a espectroscopia no

infravermelho (FTIR) para entender como está ocorrendo a interação das proteínas

(fármacos) com a membrana de látex natural.

4.4 Espectroscopia no infravermelho (FTIR)

O objetivo da espectroscopia de absorção no infravermelho é a determinação dos

grupos funcionais de um dado material. Cada grupo absorve em freqüência

característica de radiação na região do infravermelho. Assim, um gráfico de intensidade

de radiação versus freqüência, o espectrograma de infravermelho, permite caracterizar

os grupos funcionais de um padrão ou de um material desconhecido.

A Figura 23 apresenta os espectros de espectroscopia no infravermelho por

transformada de Fourier (IFTR) usando o modo de refletância total atenuada (ATR)

obtidos do látex natural na região de 500-4000 cm

-1

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

O-H

N-H

C = O

Amida II

Amida I

U.A.

Número de Onda/cm

-1

Látex natural

[Figura 23] Espectros de FTIR do látex natural.

As bandas de absorção relativas dos principais modos vibracionais do cis 1,4-

poliisopreno estão na Tabela 4. Os espectros de FTIR de todas as frações Sol e Gel

apresentam as aberrações características do cis 1,4-poli-isopreno, sendo as mais

significativas em 835, 1092, 1127, 1375, 1448, 1663, 2912, 2926 e 2961 cm

-1

[Tabela 4] Bandas de absorção relativas dos principais modos vibracionais do

cis 1,4-poliisopreno.

Os espectros de FTIR das membranas de látex natural (NRL), membranas de

NRL + BSA e membranas de NRL + MTZ apresentam todas as absorções

características do cis 1,4-poli-isopreno, sendo as mais significativas em 835, 1092,

1127, 1375, 1448, 1663, 2912, 2926 e 2961 cm

-1

. As regiões de maior interesse para

esta discussão são: 3280-3400 cm

-1

e principalmente 1750-1500 cm

-1

. Na primeira

região pode-se obter informação sobre a existência de material protéico e/ou contendo

grupos oxigenados capazes de formar pontes de hidrogênio através de ligações N-H e

O-H. Na segunda há absorbâncias que permitem avaliar a presença de grupos funcionais

devido à presença de grupos carbonílicos como ésteres, aldeídos, cetonas, ácidos

carboxílicos e amidas.

A técnica de espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier é

empregada neste trabalho para compreender a interação dos fármacos na matriz de látex

natural. Além disso, a partir desta técnica podemos observar se a variação temperatura

de polimerização da membrana influencia no aparecimento de outras bandas. A Figura

24 apresenta os espectros de FTIR obtidos das membranas de NRL polimerizados à -

100ºC, -10ºC, -1ºC, temperatura ambiente (27ºC) e + 40ºC. Observe que com a variação

da temperatura de polimerização não houve mudanças significativas nos espectros de

IFTR.

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

U.A.

Número de Onda/cm

-1

NRL polimerizado à -100ºC

NRL polimerizado à -4ºC

NRL polimerizado à -1ºC

NRL polimerizado à RT

NRL polimerizado à +40ºC

U.A.

Número de Onda/cm

[Figura 24] Espectros de FTIR de membranas de NRL polimerizadas a

diferentes temperaturas.

A Figura 25 apresenta os espectros de FTIR obtidos das membranas de NRL +

BSA polimerizada a -100ºC, -10ºC, -1ºC, temperatura ambiente (27ºC) e + 40ºC.

Observamos significativas mudanças na banda de 3450 cm

-1

. Notamos que para

membranas de NRL + BSA polimerizadas a -100ºC houve o aparecimento de novas

bandas em 2150 e 2250 cm

-1

. Infere-se que isto ocorreu devido a desnaturação da BSA

decorrente a temperatura.

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

U.A.

Número de Onda/cm

-1

NRL + BSA (10mg/ml) polimerizado à -100ºC

NRL + BSA (10mg/ml) polimerizado à -4ºC

NRL + BSA (10mg/ml) polimerizado à -1ºC

NRL + BSA (10mg/ml) polimerizado à -RT

NRL + BSA (10mg/ml) polimerizado à +40ºC

U.A.

Número de Onda/cm

[Figura 25] Espectros de FTIR de membranas de NRL + BSA polimerizadas a

diferentes temperaturas.

A Figura 26 apresenta os espectros de FTIR obtidos das membranas de NRL +

MTZ polimerizada a -100ºC, -10ºC, -1ºC, temperatura ambiente (27ºC) e + 40ºC.

Observamos grandes mudanças na banda de 3450-3500 cm

-1

. Notamos que para

membranas de NRL + MTZ polimerizadas a RT e a +40ºC possuem a banda em 3500

-1

na mesma magnitude do que a banda de 2900cm

-1

U.A.

Número de Onda/cm

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

U.A.

Número de Onda/cm

-1

Látex + MTZ (10mg/ml) polimerizado à -100ºC

Látex + MTZ (10mg/ml) polimerizado à -4ºC

Látex + MTZ (10mg/ml) polimerizado à -1ºC

Látex + MTZ (10mg/ml) polimerizado à RT

Látex + MTZ (10mg/ml) polimerizado à +40ºC

[Figura 26] Espectros de FTIR de membranas de NRL+ MTZ polimerizadas a

diferentes temperaturas.

A Figura 27 mostra que o espectro da BSA em pó (linha rosa) possui bandas

características em 1500 e 1700 cm

-1

, enquanto que a membrana de látex natural (NRL)

apresenta uma banda característica em 2950 cm

-1

. Observamos que os espectros das

membranas de NRL e membrana de NRL +BSA possuem bandas muito semelhantes.

Com as técnicas de espectroscopia no infravermelho (FTIR) não é possível dizer se a

BSA está incorporada na matriz do látex natural, pois as bandas das amidas I, amidas II,

C=O, N-H e O-H (ver figura 23) são coincidentes, ou seja, não houve alteração na

intensidade relativa.

U.A.

Número de Onda/cm

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

U.A.

Número de Onda/cm

-1

Látex Natural

Látex + 10mg/ml de BSA

BSA pó

BSA pó2

[Figura 27] Espectros de FTIR de membranas de NRL , membranas de NRL+

BSA e BSA em pó.

A Figura 28 mostra que o espectro do MTZ em pó (linha preta) possui bandas

características em 3100 e 3250 cm

-1

, enquanto que a membrana de látex natural (NRL)

apresenta uma banda característica em 2900-2950 cm

-1

. Notamos que as bandas da

membrana de NRL entre 500 e 1500 cm

-1

são completamente diferentes tanto na forma

quanto na magnitude. Um fato curioso, é que os espectros das membranas de NRL +

MTZ e das membranas de NRL são muito semelhantes, isto leva a concluir que as

análises por espectroscopia no infravermelho (FTIR) não mostra a interação do MTZ

nas membranas de látex natural.

U.A.

Número de Onda/cm

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

U.A.

Número de Onda/cm

-1

apenas MTZ em pó

Látex Natural

Látex + MTZ(10 mg/ml)

[Figura 28] Espectros de FTIR de membranas de NRL , membranas de NRL+

MTZ e MTZ em pó.

Os espectros das Figuras 24 a 27 (exceto BSA em pó e o MTZ em pó)

mostraram que todas as amostras apresentam absorbância na região de 3295 cm

-1

característica de pontes de hidrogênio em proteínas. Os espectros de todas as amostras

das figuras 24 a 27 (exceto BSA em pó e o MTZ em pó) na região de 1750-1500 cm

-1

apresentam absorções nas regiões de 1738 e 1548 cm

-1

, atribuídas a compostos

carbonílicos (ésteres, cetonas, aldeídos) e proteínas, de acordo com as atribuições na

Tabela 4.

4.5 Microscopia eletrônica de varredura (MEV)

Esta técnica é uma técnica muito versátil usada rotineiramente para análise

micro estrutural de materiais sólidos [89, 90]. O principal objetivo da técnica de

microscopia eletrônica de varredura foi analisar a morfologia da membrana, ou seja, o

tamanho e a distribuição de poros.

Segundo Lloyd et al, Matsuyama et al e Yave et al [87, 91-94], separação de

fase induzida termicamente (TIPS) é um método para fazer membranas microporosas.

Para a otimização das membranas de NRL, decidimos variar a temperatura do látex

natural durante a polimerização como controle de poros das membranas. Desta forma,

preparamos membranas de NRL em 5 diferentes temperaturas de polimerização: -100º, -

10ºC, -1ºC, Room Temperature–RT (27ºC) e + 40ºC. A Figura 29 mostra as imagens de

MEV destas cinco amostras.

a-) b-)

c-) d-)

[Figura 29] Imagens de MEV das membranas de NRL: a-) polimerizado a -

100ºC, b-) polimerizado a -10ºC, c-) polimerizado a -1ºC e d-) polimerizada a RT.

Vale ressaltar que a imagem de MEV para membrana de NRL polimerizado a +

40ºC não foi mostrada porque esta amostra não apresentou poros, ou seja, a morfologia

desta membrana é similar a membrana polimerizada a RT.

A morfologia das membranas de látex natural com BSA também foi analisada. A

Figura 30 mostra as imagens de MEV das membranas de NRL + BSA polimerizadas:

a)-100º, b-)-10ºC, c-) -1ºC, d-) RT.

a-) b-)

c) d)

[Figura 30] Imagens de MEV das membranas de NRL + BSA: a-) polimerizado

a -100ºC, b-) polimerizado a -10ºC, c-) polimerizado a -1ºC e d-) polimerizada a RT.

Para finalizar a conclusão as análises morfológicas das membranas de látex

natural, foram feitas imagens de microscopia eletrônica de varredura para membranas

de NRL + metronidazol (MTZ). A Figura 31 mostra as imagens de MEV das

membranas de NRL + MTZ polimerizadas: a)-100º, b)-10ºC, c) -1ºC, d) RT, e) 40ºC.

a-) b-)

c-) d-)

e-)

[Figura 31] Imagens de MEV das membranas de NRL + BSA: a-) polimerizado

a -100ºC, b-) polimerizado a -10ºC, c-) polimerizado a -1ºC e d-) polimerizada a RT,

polimerizado a +40ºC.

Nas Figuras 29-31, a formação da estrutura porosa da membrana ocorre devido

ao congelamento rápido das moléculas de água presentes na solução de látex natural

seguido por sua eliminação durante o aquecimento na estufa. Na Figura 30, onde a BSA

está agregada ao látex natural pode-se observar uma maior densidade de poros. Isto

ocorre devido a presença da BSA na superfície da membrana de látex. Tal fato também

foi observado na Figura 31 onde membranas de látex natural com MTZ também

apresentam maiores densidade de poros. O mecanismo de eliminação da água e

consequentemente a formação de poros leva a variação da entrega de fármacos pela

membrana de NRL. Este tópico será discutido em seções posteriores (4.7 - 4.8).

4.6 Microscopia de força atômica (AFM)

O principal objetivo do experimento de microscopia de força atômica (AFM) nas

membranas de látex natural neste trabalho é analisar a disposição dos grãos de albumina

(BSA) e metronidazol (MTZ) no material, o tamanho e a distribuição dos poros no

material, o tipo de cadeia polimérica na matriz de látex natural e a rugosidade das

membranas em função do tratamento térmico [95, 96]. Entretanto, com o alto grau de

rugosidade, não foi possível analisar a disposição dos grãos de BSA e MTZ pela técnica

de microscopia de força atômica, pois devido a este tipo de topografia, o oscilador não

consegue varrer toda a superfície da amostra. Observe que a amostra foi totalmente

danificada pela sonda (oscilador). Tal fato pode ser verificado na Figura 32.

a-) b-)

[Figura 32] Imagens tridimensionais de AFM (topografia) do SLC de BSA: Note

que a oscilador (sonda) não conseguir varrer corretamente a amostra devido a

rugosidade.

Devido a estas limitações, nos preocupamos em analisar apenas as mudanças na

matriz de látex natural em função do tratamento térmico. Vale ressaltar que imagens de

AFM das membranas de NRL polimerizadas a -1ºC, -10 ºC e -100ºC apresentaram

perfis semelhantes. A Figura 33 mostra imagens de AFM das membranas de NRL

polimerizado a -10ºC. Nesta figura, podemos que o SLC não é liso. É possível observar

a morfologia da membrana, ou seja, a distribuição e os tamanhos dos poros. A Figura

33.b mostram regiões mais altas e depressões, com um desnível máximo de 566,12nm.

a-) b-)

[Figura 33] Imagens de AFM das membranas de NRL polimerizadas a -10ºC

As membranas de NRL polimerizada a RT (room temperature) não apresentou

topografia semelhante às membranas polimerizadas a 1ºC, -10 ºC e -100ºC.

Comparando as imagens verifica-se que as membranas polimerizadas a RT não

apresentaram regiões altas e depressões. Observamos com nitidez a estrutura das

cadeias poliméricas do látex natural. Note que as cadeias são cruzadas (cross-linking).

Tal fato será discutido na seção 4.7, e esta característica é muito importante para à

liberação de BSA pela matriz de látex natural. A Figura 34 mostra imagens de AFM das

membranas de NRL polimerizado a temperatura ambiente (RT).

566.12

[nm]

0.00

10.00 um 25.00 x 25.00 um

latex +10

a-) b-)

[Figura 34] Imagens de AFM das membranas de NRL polimerizado a RT.

As membranas de NRL polimerizada a 40ºC apresentaram topografias

semelhantes às membranas polimerizadas a RT, ou seja, não observamos depressões e

regiões altas. Também é possível observar a estrutura das cadeias poliméricas,

entretanto, sem a mesma nitidez do que as membranas polimerizadas a RT.

Um fato interessante é que as membranas polimerizadas a -1ºC apresentam

poros maiores e profundos. Observou-se também que as regiões mais altas e depressões

apresentaram um desnível da ordem de 694,31nm. Portanto, a superfície mole do látex

natural foi um pouco danificada pela sonda.

A técnica de AFM não é satisfatória para membranas poliméricas com poros

com grande profundidade. Entretanto, apesar do tamanho e densidade de poros

influenciarem na liberação de fármacos (resultados mostrados na seção 4.5), a liberação

de BSA será influenciada pelo tipo da cadeia polimérica do látex natural (seção 4.7).

3.66

[um]

0.00

20.00 um 50.00 x 50.00 um

latex ambiente

Em resumo, apesar da técnica de AFM e MEV estudarem a morfologia da

membrana de látex, apenas a técnica de AFM consegue mostrar as estrutura polimérica

da matriz de látex, ou seja, cadeia linear, cadeia ramificada e cadeia cruzada.

SISTEMA DE LIBERAÇÃO

CONTROLADA (SLC) USANDO A

BSA COMO MODELO DE DROGA

4.7 Liberação da BSA

A liberação controlada de fármacos é um tópico importante para várias

iniciativas em nanotecnologia devido ao possível impacto para a sociedade, com a

criação de sistemas otimizados que garantam a liberação num sítio específico e a uma

taxa controlada. Dentre os vários paradigmas de liberação controlada destaca-se o uso

de sistemas liberadores de drogas sustentado em materiais poliméricos [57]. A partir

destas informações, decidiu-se empregar o látex como sistema liberador de fármacos.

Inicialmente, uma solução de BSA foi misturada a uma solução de látex natural. Depois

de polimerizada, esta membrana foi colocada em um recipiente com solução aquosa e

caracterizou-se a liberação de BSA pela membrana de látex natural.

4.7.1 Caracterização da liberação de substâncias pelas

membranas de látex natural

De acordo com a literatura [95,96], o tamanho dos poros da membrana de látex

varia com a temperatura de polimerização da membrana. Membranas confeccionadas a

diferentes temperaturas foram colocadas em solução aquosa (para simular um meio

biológico) aonde é possível observar que a temperatura de polimerização do látex

influencia na liberação da BSA no sistema. Isto ocorre devido ao tamanho dos poros da

membrana de látex. Na Figura 29 (seção 4.6), é observado as diferenças nos tamanhos

dos poros para membranas de NRL confeccionadas a diferentes temperaturas.

A Figura 35 mostra as absorções das membranas de NRL e NRL+BSA em

função do tempo. Note que estas absorções são das substâncias liberadas pelas

membranas de látex puro sem BSA e pela membrana de látex com BSA. A

caracterização da liberação do sistema foi realizada empregando o Método Lowry-

Modificado. Como mostrado, a membrana de NRL age como um sistema liberador de

proteínas e a liberação destas substâncias é gradativa. Pode-se observar que no início a

absorção é zero pois não ocorre liberação de proteínas. Na medida que o tempo aumenta

inicia-se a liberação da proteína até atingir a saturação da absorbância. Isto ocorre

porque o sistema entra em equilíbrio. A Figura 35.a, 35.b e 35.c mostra a liberação das

proteínas e a saturação das membranas preparadas com diferentes temperaturas de

polimerização. Note que além de diferentes pontos de saturação, as membranas de NRL

possuem taxas de liberação distintas. Tal fato ocorre devido ao tamanho dos poros.

a-) b-)

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0,00

0,04

0,08

0,12

0,16

Membrana de Látex + BSA a RT

Membrana de Látex a RT

Absorbância

Tempo (horas)

0 50 100 150 200 250 300 350

0,04

0,08

0,12

0,16

Membrana de Látex + BSA a -1ºC

Membrana de Látex a -1ºC

Absorbância

Tempo (horas)

c-)

[Figura 35] Curvas de liberação de substâncias pela membrana de NRL e da

BSA pelas membranas de NRL+BSA polimerizados a diferentes temperaturas: a-) RT,

b-) -1ºC e c-) -10ºC.

Os dados experimentais da Figura 35 que representam a liberação de substâncias

pela membrana de NRL e a liberação de BSA pela membrana de NRL+BSA foram

ajustados utilizando o aplicativo Origin Lab. O modelo da curva de ajuste obtido que

apresentou melhor ajuste com os dados experimentais (menor valor de

) foi

taA .=

. Nesta expressão A refere-se a absorbância obtida pelo método de Lowry

Modificado e t representa o tempo de liberação de proteínas em horas,

e b são

constantes a serem determinadas. Os valores encontrados para os parâmetros

e b de

cada curva estão dispostos na Tabela 5.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0,04

0,08

0,12

0,16

0,20

0,24

Membrana de Látex + BSA a -10ºC

Membrana de Látex a -10ºC

Absorbância

Tempo (horas)

[Tabela 5] Valores dos parâmetros da curva

a b

reduzido

BSA -1ºC

0,090 ± 0,004 0,114 ± 0,009 0,00005 0,948

Latex -1ºC

0,054 ± 0,003 0,145 ± 0,011 0,00002 0,962

BSA Ambiente

0,050 ± 0,005 0,200 ± 0,020 0,00021 0,913

Latex Ambiente

0,024 ± 0,003 0,218 ± 0,027 0,00005 0,936

BSA -10ºC

0,110 ± 0,003 0,128 ± 0,005 0,00002 0,986

Latex -10ºC

0,041 ± 0,003 0,203 ± 0,014 0,00005 0,946

Subtraindo a curva da membrana de látex+BSA pela curva da membrana de

látex puro encontramos a absorbância correspondente a liberação da BSA porque tanto

as substâncias presentes na membrana de látex puro(NRL) quanto a BSA absorvem em

280nm.

Deste modo, subtraindo a curva de NRL+BSA pela curva de NRL (látex puro)

proteína

= A

NRL+BSA

– A

NRL

) encontra-se as seguintes curvas de liberação de BSA para

as membranas de NRL preparadas às temperaturas -10º C, -1º C e RT. A Figura 36 é

construída utilizando as curvas de liberação de proteínas (Figura 35.a, 35.b, 35.c) e a

curva de calibração de concentração de BSA versus absorbância (Figura 15). Através da

curva de calibração pôde-se transformar o eixo vertical de absorbância para

concentração de BSA (mg/ml) liberada em função do tempo.

taA .=

0 100 200 300 400

0,00

0,02

0,04

0,06

Liberação de BSA

Temperatura ambiente (RT)

Temperatura de - 10ºC

♦ Temperatura de - 1ºC

concentração de BSA (mg/ml)

tempo (horas)

[Figura 36] Liberação de BSA pela membrana de NRL preparadas sob diferentes

temperaturas.

A Figura 36 mostrou que foram diferentes as doses de BSA liberadas pelas

membranas preparadas sob diferentes temperaturas de polimerização. A membrana de

NRL+BSA que apresentou maior dose de liberação de BSA foi a preparado a RT que as

polimerizadas a -1ºC e -10ºC. Pode se notar que após um intervalo de tempo

relativamente curto (75 horas) a taxa de liberação de proteínas tende a uma constante.

Observa-se também que concentração de BSA aumenta assintoticamente para todas as

amostras. A quantidade liberada de BSA pelas 3 membranas foi calculada integrando as

curvas da Figura 36 até 285 horas. Deste modo, o total de BSA liberada em 285 horas

foi: 13.24mg (44.1% da BSA usado na confecção da membrana) para membrana

polimerizada a RT, 3,73mg (12.4%) para membrana polimerizada a -1ºC e 7,52mg

(25.1%)-para membrana polimerizada a -10ºC. Depois de 18 dias, a membrana

polimerizada a RT liberou 20.54mg de BSA, ou seja, 68.4% da quantidade incorporada

durante a polimerização.

A Figura 37 apresenta a taxa de liberação BSA próximo ao ponto de saturação.

As três membranas alcançaram a saturação em diferentes concentrações, ou seja, a

quantidade total de BSA liberada pelas membranas depende da temperatura de

polimerização do látex.

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0,0000

0,0004

0,0008

0,0012

0,0016

Temperatura Ambiente (RT)

Temperatura de - 10º C

Temperatura de - 1º C

Taxa de liberação de BSA das membranas de NRL

dA/dt

tempo (horas)

[Figura 37] Taxa de liberação de BSA das membranas de NRL preparadas sob

diferentes temperaturas.

Em resumo, de acordo com o trabalho de Woo et al [97], o melhor sistema

liberador de proteínas utilizando a matriz de ácido poligaláctico biodegradável é aquele

que mantenha a liberação por 40 dias porque para um eficaz sistema de liberação de

fármaco é necessário que ele seja liberado por períodos prolongados de tempos e com

doses apropriadas.

A Figura 36 mostrou que a membrana de NRL preparada a RT retém a liberação

de proteínas por cerca de 18 dias. Sendo assim, seguindo os resultados de Woo et al

[97], talvez seja necessário diminuir a dimensão dos poros das membranas de NRL para

reter a liberação de proteínas por mais dias. Isso pode ser feito através da adição de

enxofre a membrana de NRL que promoverá a ligação intercadeias do polímero de látex

natural. Entretanto, é necessário salientar que apesar da morfologia da membrana

(densidade e tamanho dos poros) ser importante para liberação da BSA, o fator mais

importante para liberação de BSA nas membranas de látex natural é o tipo de cadeia. Na

seção 4.6 observou-se que a cadeia polimérica é linear para membranas polimerizadas a

RT. Membranas polimerizadas a outras temperaturas, o tipo de cadeia é cruzada (cross-

link). Por não se cruzada, a BSA incorporada nas membranas polimerizadas a RT tem

mais liberdade para sair da matriz polimérica.

SISTEMA DE LIBERAÇÃO

CONTROLADA (SLC) USANDO O

METRONIDAZOL (MTZ) COMO

MODELO DE DROGA

4.8 Liberação do Metronidazol (MTZ)

A liberação de metronidazol (MTZ) é realizada na periodontia para o tratamento

de alguns tipos de infecções. O termo “doença periodontal” traduz uma série de

condições patológicas que acometem as estruturas do periodonto de proteção e ou

sustentação. Como a doença periodontal está envolvida com um complexo bacteriano,

diferentes bactérias têm sido associadas ao estado de saúde periodontal, gengivite e

diversos tipos de periodontites [6-8].

Uma nova alternativa no tratamento de doenças periodontais foi desenvolvida

misturando as soluções de MTZ e de látex natural. Para realizar o teste de liberação do

metronidazol (MTZ), as membranas de látex natural com MTZ foram colocadas em

200ml de solução aquosa com 0,05% de azida de sódio (antifungicida) [98]. Alíquotas

dessa solução aquosa foram coletadas em diferentes intervalos de tempo (0 a 450 horas).

Para quantificar o MTZ liberado pela membrana de látex em solução aquosa aplicou-se

o método UV-VIS nessas alíquotas. Em seguida, construiu-se a curva de absorbância

versus tempo.

Para relacionar a absorbância com a concentração do MTZ liberado pelas

membranas de látex, foi construída uma curva de calibração através do método UV-VIS

para soluções de MTZ a concentrações de 0,3 a 30 µg/ml. Como já mencionado, a idéia

de utilizar o MTZ como drug-delivery é para evitar reações inflamatórias do látex, caso

ocorra e no tratamento de doenças periodontais. A Figura 38 mostra a construção da

curva de calibração através da espectroscopia UV-VIS para soluções de MTZ com

concentrações de 0,3 a 25 µg/mL.

a-)

b-)

[Figura 38] Curva de calibração do Metronidazol (MTZ).

A Figura 38.a mostra que com o aumento da concentração de MTZ se tem uma

maior absorção. A Figura 38.b será utilizada na seção 4.8.1, pois no gráfico da absorção

200 300 400 500 600 700 800

-0,2

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Absorbância (u.a.)

Comprimento de Onda(nm)

0,3125umg/ml

0,625umg/ml

------- 1,25umg/ml

------- 2,5 umg/ml

------- 5umg/ml

------- 10umg/ml

------- 20umg/ml

------- 25umg/ml

0 5 10 15 20 25 30

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

Absorbância (u.a.)

Concentração (µg/ml)

Curva de Calibração do Metronidazol

MTZ absorve em

330nm

do MTZ liberado pela membrana de látex em função do tempo (Figura 40), pode-se

transformar o eixo vertical de absorbância para concentração de MTZ (mg/ml).

4.8.1 Caracterização da liberação de MTZ pelas membranas

de NRL

A morfologia da membrana de látex natural influência na liberação de proteínas.

O tamanho e a densidade de poros na membrana de NRL controlam a taxa de liberação

de proteínas.

Na seção 4.5, observou-se que a membrana de NRL + MTZ polimerizada a RT

(Figura 31.d) não possui poros. Entretanto, observou-se poros nas membranas de

NRL+MTZ polimerizadas a -100ºC e -1ºC. Na figura 31, observou-se que a densidade

de poros é maior para temperatura baixas. Tamanho de poros sem uma forma definida e

com média de diâmetros de 2,1 µm são observados com membranas de NRL+MTZ

polimerizadas a -100ºC, enquanto para as membranas polimerizadas a -1ºC mostra

poros menores e com menor densidade, onde seus tamanhos são em torno de 1,09 µm.

A Figura 39 mostra a caracterização da liberação de MTZ pelo SLC em solução

aquosa. A Figura foi construída pela absorção do MTZ liberado pela matriz de látex em

função do tempo. Note que a liberação é para o SLC preparado a -100ºC, aonde temos a

maior densidade de poros. Pode-se notar que a membrana de látex natural age como um

sistema de liberação controlada de MTZ e sua liberação é gradativa.

a-)

b-)

[Figura 39] a-) Espectro de MTZ em função do tempo, b-) Curva de liberação

do MTZ em funçãodo tempo.

A Figura 40 mostra a curva de liberação do MTZ em função do tempo para

amostras preparadas a diferentes temperaturas (-100ºC, -10ºC, RT e 40ºC). Observe que

o SLC de MTZ polimerizado à -100ºC é o que possui a maior taxa de liberação. Isto

200 300 400 500 600 700 800

0,0

0,2

0,4

0,6

Início

15 minutos

30 minutos

60 minutos

120 minutos

180 minutos

240 minutos

300 minutos

360 minutos

420 minutos

3480 minutos

4260 minutos

7140 minutos

8640 minutos

Absorbância (u.a.)

Comprimento de Onda (nm)

lâmpada

0 50 100 150 200 250 300

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

Absorbância (u.a.)

Tempo (horas)

ocorre devido a densidade e ao tamanho dos poros da membrana de NRL. Observamos

também que os SLC de MTZ polimerizados a -100º, -1º, RT e 40ºC possuem pontos de

saturação diferentes. Os dados experimentais da Figura 40 foram fitados usando a

função de decaimento exponencial 2, ExpDec2 que é mostrada por está

função . O aplicativo OriginLab foi utilizado para fitar esta

função.

0 50 100 150 200 250 300

0,10

0,15

0,20

0,25

Membrana de NRL + MTZ polimerizado a -100ºC

Membrana de NRL + MTZ polimerizado a -10ºC

Membrana de NRL + MTZ polimerizado a RT

Membrana de NRL + MTZ polimerizado a 40ºC

Absorbância (u.a.)

Tempo (horas)

[Figura 40] Liberação de MTZ pela membrana de NRL preparadas sob

diferentes temperaturas.

Utilizando a curva de calibração do MTZ (Figura 38) e a taxa de liberação de

MTZ em função da absorbância (Figura 40), é possível calcular a quantidade exata do

MTZ liberado pelas 3 membranas. Para isto, integramos as curvas da Figura 40 até 310

horas. Deste modo, o total de MTZ liberado em 310 horas foi: 15,41mg (77,1% do MTZ

usado na confecção da membrana) para membrana polimerizada a -100ºC, 11,86mg

(59,00%) para membrana polimerizada a -10ºC, 10,63mg (53,15%) para membrana

polimerizada a RT e 9,40mg (47,02%) para membranas polimerizadas a 40ºC

respectivamente.

Em resumo, observa-se que a mudança na temperatura de polimerização da

membrana de látex natural afeta na liberação do MTZ. Ao misturar as soluções de MTZ

látex, elas são resfriadas a baixas temperaturas fazendo que as moléculas de água

presentes se transformem em cristais de água. Ao aquecer esta solução congelada, os

cristais de água evaporam criando poros na membrana de látex natural. Nota-se que

congelamento a temperatura muito baixa, gera uma grande densidade de poros. O SLC

proposto libera o MTZ por até 350 horas, demonstrando ser um excelente sistema

liberador de fármacos. Este sistema é bem versátil pois dependendo das característica do

paciente é possível ter uma liberação mais lenta (como o SLC preparado a temperatura

de 40ºC) ou uma liberação mais rápida (para o SLC preparado a -100ºC).

SISTEMA DE LIBERAÇÃO

CONTROLADA (SLC) DE OXIDO

NITRICO (NO)

4.9 Liberação do Óxido Nítrico (NO)

Nas seções 4.7 e 4.8, os fármacos (BSA e MTZ) incorporados na matriz

polimérica de látex natural (NRL) foram monitorados utilizando espectroscopia ótica

(Método de Lowry e UV/VIS). Entretanto, para a molécula de NO, sua taxa de liberação

foi monitorada e detectada através da ressonância paramagnética eletrônica (EPR). Foi

comparada a taxa de liberação de NO pelo sistema de liberarão controlada (SLC)

exposto ao ar e em solução aquosa. Em solução, o SLC de NO é usado para simular um

processo in vivo. Com o propósito de determinar a quantidade de óxido nítrico (NO)

contido em cada membrana de NRL é realizado a construção de uma curva de

calibração: Fe(NO)DETC

versus concentração de NO. Para isto, foram preparadas

várias soluções com concentrações diferentes e conhecidas de NO. As concentrações

das substâncias utilizadas são mostradas na Tabela 6.

[Tabela 6] Amostras para elaboração da curva de calibração

Concentração final das substâncias na amostra

Substância

Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Amostra 4 Amostra 5

FeCl

.6H2O

14,8 mM 14,8 mM 14,4 mM 14,4 mM 14,4 mM

0,55M 0,55M 0,55M 0,55M 0,55M

DETC 33,8 mM 33,8 mM 33,8 mM 33,8 mM 33,8 mM

[NO] 1mM 2,5mM 5mM 6.25mM 10mM

Para o registro do espectro de EPR, as soluções de Fe(NO)DETC

com

diferentes concentrações foram colocadas em uma flat cell, que é um suporte que

permite a realização de medida de EPR em líquidos, o volume deste dispositivo é de

150

L. A relação entre o tamanho do sinal e a concentração de NO foi obtida

medindo-se a amplitude pico a pico do sinal. A Figura 41 mostra a curva de calibração

com várias concentrações de NO em solução.

0 2 4 6 8 10

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1.8

330 336 342

Sinal de EPR (U.A.)

Campo magnético (mT)

Sinal de EPR (u.a)

Concentração de NO (mM)

[Figura 41] Curva de calibração

(

)

(

, onde Y é a

amplitude do espectro EPR e

é a concentração da solução de NO.

Convencionalmente, utiliza-se tubos de quartzo cilíndricos, de diâmetro interno

de 3 a 4 mm para acondicionar as amostras para o registro dos espectros de EPR, porém

com o intuito de se preservar o SLC(membrana de látex +FeDETC) em sua forma

original para uma seqüência de experimentos, os SLC foram recortados em forma de

retângulos e colocados sobre uma flat cell (Figura 42). Tal procedimento foi realizado

para evitar que o sistema de liberação controlada de NO sofresse deformações ao ser

enrolado e desenrolado quando inserido dentro do tubo cilíndrico.

[Figura 42] SLC retangular sobre uma flat cell.

As membranas de látex-FEDETC foram mantidas em temperatura ambiente

(RT), em contato com ar. As medidas de EPR em função do tempo foram feitas com o

intuito de quantificar a concentração de NO presente no SLC. Desta forma, caracteriza-

se o uso destas membranas como sistema de liberação controlada de droga.

A associação da intensidade do sinal de EPR com a quantidade de NO pode ser

obtida de duas formas: medindo-se a altura do sinal, como na Figura 43.a; ou medindo-

se a área da curva obtida entre a linha de base e o sinal, como na Figura 43.b.

a-) b-)

[Figura 43] Métodos de obtenção da intensidade do sinal de EPR: (a) pela

amplitude do sinal, e (b) pela área obtida do próprio sinal.

Em nosso trabalho a intensidade do sinal será determinada pelo método 1, pois

estamos estudando apenas uma espécie paramagnética na qual não observamos

330 336 342

Sinal de EPR (U.A.)

Campo magnético (mT)

330 336 342

Sinal de EPR (U.A.)

Campo magnético (mT)

nenhuma mudança significativa na forma de linha nos vários espectros analisados.

Além de evitar os erros induzidos pela linha de base na determinação da área sob a

curva

4.9.1 Espectro do Sistema de Liberação Controlada (SLC) de

O espectro típico de EPR do SLC de NO usando uma flat cell, pode ser

observado na Figura 44. Através da curva de calibração, comparamos o espectro inicial

do SLC de NO e podemos notar que com esta metodologia de preparo de amostras, o

espectro inicial obtido corresponde a solução FeDETC-NO com concentração

correspondente a (0,24

0,06 ) mM. Sabendo que o volume da flat cell é 150µL e que

a área da membrana é de (1,82

0,10) cm

. Temos que o número de radicais NO por

nesta membrana é de 1,18. 10

320 325 330 335 340

0.00016

0.00018

0.00020

0.00022

0.00024

Sinal de EPR (u.a)

Campo Magnético (mT)

1,0712.10

-4

[Figura 44] Espectro inicial de NO contido no SLC.

4.9.2 Estudo da Liberação de NO pela membrana no ar

A Figura 45 ilustra alguns dos espectros do SLC de NO registrado em diferentes

períodos de exposição ao ar. Nesta figura a intensidade pico a pico mostra a quantidade

de NO aprisionado na matriz de látex. Pode-se notar que a amplitude do sinal decai com

o passar do tempo, evidenciado a liberação do radical NO.

Amplitude do Sinal de RPE (u.a)

Campo magnético (mT)

326 328 330 332 334

0,00015

0,00018

0,00021

0,00024

0,00027

Sinal de EPR (u.a)

Campo magnético (mT)

Início

9 horas

96 horas

171 horas

259 horas

321 horas

Tempo de liberação do Óxido Nítrico (NO)

[Figura 45] Espectros de NO pelo SLC em contato com o ar .

A Figura 46 mostra a caracterização da liberação de óxido nítrico (NO) pelo

SLC através da medida da amplitude do sinal de EPR dos SLC expostos ao ar. Como

mostrado graficamente o SLC age como um liberador de óxido nítrico e a sua liberação

é gradativa em contato com ar.

0 50 100 150 200 250 300

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Sinal de EPR

(u.a)

330 336 342

Sinal de EPR (U.A.)

Campo magnético (mT)

Tempo (horas)

[Figura 46] Curva de liberação de NO pelo SLC exposto ao ar. A curva foi

ajustada pelo modelo

eaY .=

Ajustando-se os valores experimentais com uma função exponencial:

eaY .=

obtivemos os seguintes parâmetros: a= 1,01

0,02 e b= -0,0091

0,0005

4.9.3 Estudo da Liberação de NO pela membrana em solução

aquosa

De forma análoga ao seção anterior (4.9.2), para simularmos a liberação de NO

em um ambiente in vivo, os SLC de NO foram colocados em 200 mL de solução aquosa

0,05% de azida de sódio (antifungicida). Utilizamos um pequeno alfinete no SLC com o

propósito deste ficar completamente imerso na água.

Em vários intervalos de tempo, o SLC de NO era retirado da solução,

devidamente seco, e então se media a sua quantidade de NO como no experimento

anterior. Na Figura 47 ilustramos alguns dos espectros do SLC registrado em diferentes

intervalos de liberação em solução aquosa. A seta na Figura 47 mostra o decaimento da

intensidade do sinal (pico a pico) com o passar do tempo evidenciando a liberação da

molécula de NO. Note que para solução aquosa, a amplitude pico a pico da membrana

de látex-FEDETC deixado por 3 horas (curva verde) é maior do que para a membrana

deixada por 98 horas (curva preta).

Amplitude do Sinal de RPE (u.a)

Campo Magnético (mT)

Amplitude do Sinal de RPE (u.a)

Campo Magnético (mT)

326 328 330 332 334

0,000168

0,000180

0,000192

0,000204

0,000216

0,000228

Sinal de EPR (u.a)

Campo Magnético (mT)

Início

3 horas

48 horas

98 horas

Tempo de liberação do Óxido Nítrico (NO)

[Figura 47] Espectros do SLC de NO em meio aquoso

A Figura 48 mostra a caracterização da liberação de óxido nítrico (NO) pelo

SLC através da medida da amplitude do sinal de EPR dos SLC imersos em solução

aquosa.

Amplitude do Sinal de RPE 10(u.a)

Tempo (horas)

0 50 100 150 200

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Sinal de EPR (u.a)

330 336 342

Sinal de EPR (U.A.)

Campo magnético (mT)

Tempo (horas)

[Figura 48] Curva de liberação de NO pelo SLC em solução aquosa. A curva foi

ajustada pelo modelo

eaY .= .

Ajustando-se os valores experimentais com uma função exponencial:

eaY .=

obtivemos os seguintes parâmetros: a= 0,77

0,02 e b=-0,026

0,002. Através das

constantes de decaimento e como observado no gráfico da Figura 48 pode-se notar que a

liberação do radical NO em meio aquoso é diferente do que encontramos com o filme

no ar.

O modelo da equação

eaY .=

apresentou o melhor ajuste aos dados

experimentais (menor valor de

). Nesta expressão “t” refere-se ao tempo de

liberação de óxido nítrico em horas, a e b são constantes determinadas pelo ajuste.

A tabela a seguir resume os valores encontrados do parâmetro a e b para cada

curva estão dispostos na Tabela 7.

[Tabela 7] Parâmetros obtidos pelo ajuste das curvas de liberação

Parâmetro Água Ar

0,00151 0,00251

R(Coeficiente de correlação ) 0, 8528 0,98299

0,77

0,02 1,01

0,02

-0,026

0,002 -0,0091

0,0005

Em resumo, observe-se que o SLC proposta libera NO gradativamente (Figura

49). Como já mencionado, um sistema de liberação controlada deve liberar fármacos

por um tempo prolongado e dose apropriada.

Amplitude do Sinal de RPE 10(u.a)

tempo (horas)

0 50 100 150 200 250 300

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

Sinal de EPR (u.a)

Tempo (horas)

Água

[Figura 49] Comparação das curvas de liberação no ar e na água

Segundo Herculano et al [85-87], o látex natural é uma excelente matriz sólida

para a confecção de sensor de Óxido Nítrico (NO). Uma das perspectivas deste trabalho

é a confecção de um novo tipo de“band-aid“(Figura 50) contendo látex e FeDETC, que

ao ser exposto em meio contendo NO (por exemplo, pele) reage com o aprisionamento

do mesmo, e o sinal característico do sensor é alterado conforme a quantidade da

amostra em questão.

[Figura 50] Etapas na aplicação do SLC de NO na pele.

Entretanto, existem pessoas que não produzem quantidade adequada de Óxido

Nítrico (NO). Pensando nisto, um novo Sistema de Liberação controlada (SLC)

empregando o látex natural como matriz foi desenvolvido para a liberação de NO.

Observe-se que a liberação da molécula de NO é gradativa e que sua liberação é mais

rápida em solução aquosa do que em contato do ar (Figura 49). Isto se deve ao fato que

as moléculas de água são absorvidas pelo SLC fazendo que a membrana fique túrgida

liberando o radical NO mais facilmente do que se a membrana estivesse no ar. A

liberação do NO pela membrana em solução aquosa ocorre por até 180 horas. Por ser

mais lenta (menor taxa), a liberação do NO em contato com ar ocorre por até 350 horas.

A partir destes resultados conclui-se que este nova membrana látex-FeDETC pode ser

usado como um inovador sistema de liberação controlada de NO.

Capítulo V

CONCLUSÕES

5.1 CONCLUSÕES

Um novo sistema liberação controlada (SLC) de fármaco utilizando o látex

natural (NRL) como matriz foi desenvolvido. O látex foi escolhido como matriz devido

a sua excelente biocompatibilidade aliado a boa resistência mecânica e fácil manuseio.

Para modelo de droga a ser liberada, utilizamos a albumina de soro bovina (BSA), o

metronidazol (MTZ) e o óxido nítrico (NO). A taxa de liberação destes fármacos foi

controlada variando a temperatura de polimerização da matriz de látex. Foi mostrado

que a temperatura de polimerização determina a morfologia da superfície, produzindo e

controlando a densidade de poros.

Em relação à liberação da BSA pelo SLC, observamos que os tipos de cadeias

que são organizadas durante a polimerização é o fator predominante para a liberação de

BSA. Entre os três tipos de temperatura de polimerização estudada, SLC polimerizado a

temperatura ambiente (RT) liberou 68,4% da BSA contida em 400 horas, ou seja, com

uma taxa de liberação lenta.

Já em relação ao metronidazol (MTZ), observamos que o tipo (forma) de cadeias

não tem influencia na taxa de liberação do fármaco. Observamos que a densidade e

tamanho de poros é o fator principal para a liberação do MTZ. Também constatamos

que para que haja uma liberação mais gradativa do MTZ é necessário diminuir a

dimensão e a densidade de poros do SLC. É possível que o SLC polimerizado a -100ºC

libere o MTZ por até 15 dias (360 horas).

Sobre a liberação de óxido nítrico (NO), observamos que este SLC possui

características interessantes para aplicações na espectroscopia de EPR, como excelente

estabilidade e boa sensibilidade. Foi estudado o efeito da liberação do NO em solução

aquosa e no ar. Notamos que a liberação do NO na água é mais rápida. Uma hipótese

para isto é que a difusão do NO na água é maior, pois o SLC absorve água fazendo com

que a membrana fique túrgida e então libere o radical NO mais facilmente do que se a

membrana estivesse no ar. A liberação do NO pela membrana em solução aquosa ocorre

por até 180 horas. Possuindo essas características pretende-se futuramente aplicar estas

membranas em testes in vivo para averiguar o estímulo da regeneração óssea através do

radical NO e diminuir o processo inflamatórios nos testes in vivo.

Capítulo VI

REFERÊNCIAS

100

REFERÊNCIAS

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107

APÊNDICE A

108

Neste Apêndice A, alguns conceitos como: tecido ósseo, regeneração óssea

guiada (ROG) e tipos de membranas serão discutidos a fundo.

TECIDO ÓSSEO

Dentre os tecidos altamente organizados, o osso tem o potencial de reconstruir

sua estrutura original. Em condições estáveis, é necessário que o osso mantenha de

forma adequada o suprimento sangüíneo e a base sólida para deposição óssea [A1, A2].

O osso é constituído, basicamente, de uma matriz orgânica colagênica (colágeno

tipo I), contendo proteoglicanas de baixa massa molecular e proteínas não colágenas,

que correspondem a 25% de seu peso, uma parte mineral (principalmente

hidroxiapatita) correspondente a 65% e água (10%).

Sua função geral está relacionada com a constituição do esqueleto, sustentação e fixação

dos músculos e depósito para íons de cálcio para manutenção da calcemia [A1].

Macroscopicamente há duas formas de osso: cortical (compacto) e esponjoso (medular).

No osso compacto, a matriz de colágeno está organizada em forma de lamelas

concêntricas, geralmente ao redor de um canal vascular central, constituindo o sistema

de Harvers. Os canais centrais contendo nervos e vasos sangüíneos se comunicam entre

si e com a cavidade medular óssea através dos canais de Volkmann. Já o osso esponjoso

apresenta uma matriz mais porosa, organizada em trabéculas. As diferenças entre osso

cortical e esponjoso não são apenas estruturais, mas também funcionais. Assim, o osso

cortical dá resistência e proteção, enquanto que o esponjoso atua nas funções

metabólicas. O osso cortical ou compacto é encontrado na diáfise de ossos longos e na

superfície externas de ossos chatos. O osso esponjoso ou medular delimita espaços

109

intertrabeculares que são preenchidos por medula óssea vermelha, onde há produção

ativa de células sanguíneas a partir de células mesenquimais, ou, com o envelhecimento,

por medula óssea amarela, um sítio de reserva de gordura. A Figura A1 mostra a

estrutura do tecido ósseo.

Protegendo externamente o osso existe uma fina camada de tecido conjuntivo

com grande potencial osteogênico, denominado periósteo, e um tecido equivalente, o

endósteo, que recobre as superfícies internas dos ossos.

[Figura A1] Estrutura do tecido ósseo.

Histologicamente existem quatro tipos de tecido ósseo:

1. o trabeculado ou entrelaçado,

2. o composto,

3. o lamelar

4. e o fasciculado.

O osso trabeculado desempenha importante papel durante o reparo ósseo, sendo

o primeiro tecido ósseo a ser formado. Caracteriza-se por uma velocidade de formação

muito rápida (30-50 µm ao dia ou mais), por ter uma matriz de colágeno desorganizada

110

sem a estrutura lamelar dos sistemas harvesianos e por ser frágil, exibindo pouca

resistência biomecânica. É o tecido ósseo predominante durante o desenvolvimento neo-

natal, por isso é referido como "osso embrionário", um termo incorreto, visto que todos

os adultos têm habilidade de formar este tipo de osso. Também é o tecido que

caracteriza a primeira fase da regeneração óssea, e apesar de formar-se muito

rapidamente, é reabsorvido e substituído pelo osso lamelar.

Osso lamelar é o osso maduro, com alta resistência mecânica. Caracteriza-se

por formar-se bem devagar, a uma velocidade de 0,6 µm por dia e por ter uma estrutura

altamente organizada de fibras colágenas e cristais de minerais.

O termo "tecido ósseo composto" é usado para descrever o estágio de

transição entre o osso trabeculado ao osso lamelar, durante a fase de remodelação.

O osso fasciculado é o osso encontrado na zona de inserção de ligamentos das

articulações.

Quanto ás células presentes no técido ósseo, temos:

1-Osteoblastos: células cubóides organizada em uma camada continua sobre o

osteóide, ou seja, camada não mineralizada de matriz, que recobre a superficie óssea

mineralizada. Estas células são responsáveis pela osteogênese, isto é, pela síntese e

secreção da maturação e mineralização. O osteoblasto além de sintetizar e secretar o

colágeno tipo I, que corresponde a 90% da matriz orgânica, também produz as outras

proteínas não colagênicas encontradas na matriz, como: sialoproteína óssea,

osteopontina, osteonectina, osteocalcina, BMPs, porteoglicanas e outras. Os

osteoblastos se diferenciam a partir de células mesenquimais indiferenciadas, e a sua

diferenciação em osteoblastos depende de estímulos externos, fatores de crescimento,

hormônios e interações celulares.

111

2- Osteócitos: são osteoblastos incorporados a matriz óssea mineralizada,

durante a osteogênese. Apresentam longas projeções citoplasmáticas que delimitam

canalículos intercomunicantes constituindo uma rede de comunicação entre as células e

a superfície óssea.

3- Osteoclastos: são grandes multinucleadas, formadas pela fusão de células

mononucleares. Quando ativo é polarizado, como parte da membrana envolvida na

reabsorção fortemente aderida à superfície óssea e que delimita a zona reabsorvente da

célula, denominada "borda em escova" ou "borda franjada". Com o início da reabsorção

aparece uma depressão na superfície óssea junta à borda em escova que é conhecida

como lacuna de Howship.

REGENERAÇÃO ÓSSEA GUIADA (ROG)

Sabe-se, por exemplo, que ao ser lesionado um tecido, imediatamente se inicia o

processo de cicatrização, porém o mecanismo que o controla, como substâncias ou

estímulos, nos é, ainda em grande parte desconhecido [A3]. Busca-se de maneira geral

uma forma de controlar a regeneração prolongando-se a vida e a sua qualidade.

A partir dessas descobertas, desenvolveu-se a técnica da regeneração óssea

guiada (ROG), que consiste na colocação de uma barreira oclusiva (membrana) de

modo a formar um espaço entre a membrana e a superfície radicular no qual células do

ligamento periodontal possam repovoar. Ao mesmo tempo, essa membrana deve

impedir que o tecido conjuntivo e o epitélio gengival entrem em contato com a

superfície radicular, permitindo, assim, a regeneração do periodonto de inserção, que

pode ser observada na Figura A2.

112

[Figura A2] Barreira oclusiva impede a entrada dos fibroblastos no osso.

Os materiais disponíveis para o tratamento de defeitos ósseos devido a doenças

periodontais, ressecção cirúrgica, traumas, regeneração de tecido ósseo, ancoramento

para implantes dentais, ou reparo e regeneração da dentina e tecidos periodontais são

limitados [A4, A5].

Com essas descobertas, o horizonte de possibilidades de resoluções de seqüelas

dos tratamentos periodontais se abriu. A regeneração óssea guiada (ROG) foi

amplamente explorada para tratar vários tipos de defeitos periodontais (Figura A3).

[Figura A3] Tratamento periodontal utilizando técnica ROG.

113

MEMBRANAS ABSORVÍVEIS X NÃO-ABSORVÍVEIS

As membranas devem possuir alguns requisitos indispensáveis para agir como

barreira física passiva: biocompatibilidade, propriedades oclusivas, capacidade de

criação de espaço, integração tecidual e clinicamente manuseável [A6]. Além disso, as

membranas devem promover regeneração óssea de forma previsível, sem a presença de

efeitos colaterais. Estas barreiras também devem ser de fácil manipulação, custo

acessível e de sucesso previsível [A7].

Os biomateriais podem ser classificados de acordo com algumas de suas

propriedades, e divididos em: osteogênicos, osteoindutores e osteocondutores.

1- Osteogênicos: são os materiais orgânicos capazes de estimular diretamente os

osteoblastos a formar osso.

2- Osteoindutores: são materiais capazes de induzir a transformação de células

mesenquimais indiferenciadas em osteoblastos, aumento o crescimento ósseo ou, até

mesmo, formando osso ectópico.

3- Osteocondutores: (geralmente inorgânicos, materiais desproteinizados)

favorecem a migração, proliferação e maturação das células progenitoras, além de

conduzirem a aposição do novo osso em sua superfície a partir de tecido ósseo

preexistente nas bordas da lesão.

Mudanças tecnológicas na produção dos biomateriais e na obtenção dos

substitutos ósseos são responsáveis por conferir a estes materiais características de

osteoindução, osteocondução ou osteogêneses, e estes fatores são o grande foco atual da

bioengenharia.

114

Barreiras Não absorvíveis

As primeiras membranas para Regeneração Óssea Guiada (ROG) foram as não-

absorvíveis. Elas requeriam uma cirurgia subseqüente para removê-las, e eram,

freqüentemente, associadas à exposição, que, conseqüentemente, arriscava o sucesso

clínico [A8].

Atualmente, o material de membrana mais pesquisado e utilizado em

procedimentos de ROG é constituído por uma estrutura especificamente formada por

politetrafluoretileno expandido (e-PTFE). A molécula fluorcarbono,

politetrafluoretileno (base química componente do e-PTFE), não pode ser quebrada

quimicamente, em condições fisiológicas. Além disso, a segurança do e-PTFE foi

estabelecida por extensos testes de biocompatibilidade, longa história de segurança e

uso efetivo em próteses vasculares e de tecidos moles [A6].

Apesar da alta previsibilidade de regeneração óssea com a utilização de

membranas de e-PTFE, a principal desvantagem desta membrana é que a sua exposição

pode causar contaminação bacteriana. A reação inflamatória da área pode levar à

necessidade de remoção precoce da membrana [A9]. Vários autores têm relatado uma

redução na quantidade de osso regenerado nessas situações [A9-A11].

Observando a criação de espaço como pré-requisito de uma barreira para ROG,

membranas de politetrafluoretileno expandido (e-PTFE), reforçadas com malhas de

titânio, foram usadas para tratamento de defeitos ósseos associados a implantes. Essas

membranas foram investigadas, para avaliar a sua capacidade de manter um espaço

protegido entre a membrana e a superfície óssea, sem a adição de artifícios de suporte.

A membrana mostrou ser de fácil manipulação, providenciou o desenvolvimento de

excelente espaço, sem mostrar nenhuma reação adversa ao tecido mole ou duro [A10-

12].

115

Com o mesmo objetivo, foi desenvolvida uma membrana de titânio

microperfurada, que tem sido usada desde 1995. Estas membranas se apresentam na

forma triangular ou oval. Suas propriedades mecânicas previnem o colapso, mantendo

um espaço adequado para a regeneração óssea na área operada. As perfurações

existentes permitem a difusão de fluido intersticial, porém proíbem a invasão de células

do tecido conjuntivo e epitelial. Essas membranas necessitam ser pré-moldadas ao

defeito e fixadas com pinos de titânio à superfície óssea da área [A13].

Barreiras Reabsorvíveis

No intuito de eliminar a necessidade de um segundo tempo cirúrgico para a

remoção da membrana não-absorvível, tem sido intensa a investigação para

desenvolvimento de membranas reabsorvíveis [A7].

O conceito de material absorvível envolve alguns importantes aspectos.

Primeiro, o material deve sofrer reabsorção e degradação macromolecular através da

associação de hidrólise e degradação enzimática por enzimas, tais como a fosfatase

ácida e a colagenase. Segundo, a bioreabsorção requer total eliminação dos produtos da

degradação sem efeitos residuais locais [A7].

Mais recentemente, uma nova geração de membranas biodegradáveis tem

surgido. Estas incluem as membranas de colágeno, as constituídas de copolímero de

poliláctico e poliglicólico e as de ácido poliláctico [A8].

Os materiais poliméricos sintéticos mais comuns, propostos para uso, como

membranas para ROG (ácidos poliláctico (PLA) e poliglicólico (PGA)), degradam-se

pelo processo de hidrólise, com o produto final sendo substâncias químicas comuns para

os processos metabólicos normais. Contudo, durante o processo de degradação

hidrolítica, estes materiais perdem a integridade mecânica e quebram-se em fragmentos.

116

A natureza física e a quantidade destes fragmentos podem ter um efeito significativo na

resposta tecidual local, podendo conduzir a uma reabsorção óssea [A6].

Quando as membranas de PLA/PGA são implantadas nos tecidos, a reabsorção

geralmente tem seu início depois de 4 a 6 semanas e se completa depois de

aproximadamente 8 meses [A11].

Uma outra barreira foi desenvolvida a partir de um polímero de ácido láctico

dissolvido em veículo biocompatível (N-metil-2-pirrolidona), apresentando-se como um

fluido que se transforma em uma estrutura sólida em contato com água ou outra solução

aquosa, ou seja, uma barreira adaptável e parcialmente endurecida formada extra-

oralmente. Esta barreira tem a propriedade de continuar a se solidificar in situ e,

subseqüentemente, reabsorvida via hidrólise [A14-A15].

As membranas derivadas de colágeno são constituídas de puro colágeno suíno

tipo I e tipo III, extraído de porcos com certificado veterinário de cautelosa purificação

do animal (para prevenir respostas antigênicas do paciente), sendo realizada por

radiação gama. Ela consiste de uma superfície porosa, que deve ser posicionada

adjacente ao osso, para permitir a invasão de osteoblastos e uma superfície lisa que

previne a invasão de tecido fibroso para o interior do defeito ósseo, devendo ficar

adjacente ao retalho. A membrana é reabsorvida em 24 semanas, de acordo com estudos

realizados em animais [A16].

Fontana et al (1994) [A17] estudaram o uso de uma membrana de dura-máter

congelada e liofilizada em conjunto com implantes e observaram que, em todos os

casos, havia uma deposição óssea sobre os implantes.

Fugazzoto et al (1996) [A18] descreveu a utilização de lâminas ósseas

desmineralizadas como membranas para promover regeneração óssea guiada ao redor

de implantes. O material pareceu ser clinicamente capaz de promover ROG. Porém, a

117

taxa de reabsorção das lâminas ósseas desmineralizadas na cavidade bucal ainda é

desconhecida, não se sabendo se a presença ou ausência de fechamento primário altera o

tempo de reabsorção desse material. O tempo de reabsorção parece variar mesmo

quando obtido o fechamento primário da ferida.

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119

APÊNDICE B

BIOCOMPATIBILIDADE DA

MEMBRANA DE LATEX NATURAL

120

REGENERAÇÃO ÓSSEA DA TÍBIA DE COELHOS

Em colaboração com a Universidade do Sagrado Coração (USC), foram

realizados testes in vivo mostrando a biocompatibilidade da membrana de látex puro

preparado a RT e processo de polimerização em estufa UV por 4 dias e da membrana

adicionada ao complexo FeDETC. Após a confecção, as mesmas foram esterilizadas em

óxido etileno no HC-FMRP-USP.

A cirurgia consistiu em implantar a membrana de NRL sobre uma fratura de 5

mm de diâmetro em tíbia de coelho. Para tal procedimento, o animal foi devidamente

anestesiado com 15mL de anestésico Dopalen injetável e 1,5 mL de relaxante muscular

Pompun. A incisão foi realizada através de uma lâmina de bisturi N

15 no tecido mole

da tíbia. Os tecidos moles deslocados com cuidado, inclusive o periósteo. Em seguida

um defeito ósseo de 5 mm de diâmetro foi fabricado, com uma broca trefina com este

mesmo diâmetro, sempre irrigando com soro fisiológico durante os procedimentos

(Figura B1). Depois a membrana de látex era adaptada sobre o defeito e suturada o

retalho com fio de seda 4.0. Após 15 dias, o animal foi sacrificado e o material ósseo foi

coletado, preservado em formol à 10% e demais procedimentos para confecção de

lâminas para análise histológica (Figura B2). Este experimento foi submetido e

aprovado pelo comitê de ética da USC.

121

[Figura B2] Fotomicroscopia da região do defeito ósseo da tíbia do coelho, 15

dias após a cirurgia . a-) sem membrana b-) membrana de látex e FeDETC c-)

Membrana látex puro. As figuras à esquerda foram pigmentadas com Tricômico e as da

direita com Hematoxilina.

[Figura B1] Cirurgia para implantar a membrana oclusiva de látex sobre a

fratura de tíbia de coelho.

122

REGENERAÇÃO ÓSSEA DA CALVÁRIA DE COELHOS

Membranas de látex natural polimerizada a temperatura ambiente (RT) foram

utilizadas no trabalho de dissertação de mestrado de Cibele Ereno da Universidade

Sagrado Coração-USC, Bauru [B1], as membranas de látex natural (NRL) produzidas

neste trabalho foram testadas para a regeneração óssea guiada [B2-B7]. Para isto, vinte

e quatros coelhos foram divididos em 2 grupos: grupo experimental e grupo controle.

No grupo experimental, foram utilizadas membranas de látex natural dispostas no

assoalho e na superfície do defeito. No grupo controle, os defeitos não foram recobertos

por membranas, sendo preenchidos somente por coágulo sanguíneo autógeno. Em todos

os animais foi criado cirurgicamente um defeito ósseo de tamanho crítico (2cm x 1cm)

nos ossos parietais do crânio.

O defeito ósseo foi criado na calvária do coelho, com uma broca trefina de 1cm

de diâmetro, acionado por um micromotor cirúrgico de baixa rotação e abundante

irrigação com solução salina, para prevenir o aquecimento local (Figura B3.a).

Realizaram-se duas perfurações com a trefina, tendo como parâmetro a sutura sagital

mediana, que simbolizava o fim da primeira perfuração (Figura B3.b) e o começo da

segunda perfuração. Esta medida foi tomada a fim de padronização da localização dos

defeitos ósseos. Foram removidos o osso cortical e esponjoso, expondo a membrana

meníngea intacta. As bordas dos defeitos foram regularizadas com osteótomo. O defeito

ósseo, de forma elíptica, foi na dimensão de 2cm x 1cm (Figura B3.b).

123

a-) b-)

[Figura B3] a-) Perfuração com broca trefina de 1cm de diâmetro, sob constante

irrigação, b-) egularização do defeito ósseo cirúrgico, com tamanho crítico de 2cm X

1cm

Os animais do grupo experimental receberam duas membranas de látex natural.

Uma membrana localizada no assoalho do defeito recobrindo a membrana meninge, e a

segunda membrana recobrindo a superfície do defeito (Figuras B4.a e B5) O espaço

entre as duas membranas foi preenchido por coágulo sanguíneo autógeno. As

membranas foram recortadas minutos antes de sua utilização, conforme descrito

anteriormente. Os animais do grupo controle tiveram seus defeitos ósseos preenchidos

apenas com coágulo sanguíneo autógeno, sem o uso de membranas (Figura B4.b).

a-) b-)

[Figura B4] Desenho esquemático: a-) da localização das membranas de NRL

recobrindo o defeito ósseo cirúrgico no grupo experimental, b-) grupo controle.

124

[Figura B5] a-) Posição da primeira membrana de látex natural sobre a

membrana meníngea; b-) Posição da segunda membrana de látex natural recobrindo a

superfície do defeito.

A biomembrana de látex natural atuou efetivamente como barreira oclusiva em

processos de regeneração óssea guiada, sendo, portanto, considerada um material

promissor para futuros estudos em modelos de cicatrização óssea guiada.

BIOCOMPATIBILIDADE DO SLC DE ÓXIDO NÍTRICO

A angiogênese é um importante evento que ocorre durante o reparo tecidual e

cicatrização. Ela também é importante no crescimento de tumores e na revascularização

de tecidos submetidos à isquemia. Outro processo envolvido neste evento é o aumento

da permeabilidade vascular, que permite as diversas citocinas e fatores de crescimento

alcançarem o tecido lesado. Como já relatado, o látex extraído da seringueira Hevea

brasiliensis possui atividade angiogênica. O óxido nítrico (NO) auxilia na

vascularização e atua em processos inflamatórios. Assim um novo SLC de NO foi

desenvolvido para auxiliar na vascularização. Desta forma, testes com esta membrana

125

incorporada com a molécula de NO foi realizado. A Figura B6 mostra a membranas de

NRL+FeDETC: a-) sem NO, b-) com NO; colocadas na membrana cório-alantóide do

embrião de galinha [B8]. Observe que não houve nenhum tipo de reação inflamatória

tanto com os testes feitos com NO quanto sem NO.

a-) b-)

[Figura B6] SLC colocado na membrana cório-alantóide: a-) sem NO, b-) com NO.

REFERÊNCIAS

[B1] Ereno C. Estudo da regeneração óssea guiada pela membrana de látex.

(Dissertação de Mestrado em Biologia Oral), Universidade Sagrado Coração, Bauru/SP,

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126

[B7] Dahlin C. Scientific background of guided bone regeneration. In Buser D, Dahlin

C, Schenk RK, editors. Guided bone regeneration: in implant dentistry. Chicago:

Quintessence, 1994: pp. 31-48.

[B8] Kenley RA, Yim K, Abrams J, Ron E, Turek T, Marden LJ, Hollinger JO.

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[B9] Alves, MCO. Teste da angiogênese estimulada por membranas de látex natural.

(Dissertação de Mestrado em Física Aplicada à Medicina e Biologia, Departamento de

Física e Matemática) FFCLRP, USP, 2003.

127

APÊNDICE C

CURRICULUM RESUMIDO

128

Durante o período do doutorado participei de sete conferências internacionais

apresentando trabalhos na forma de pôster e/ou oral. Destacando a participação do

EUROMAT 2007, com a apresentação de um trabalho oral e um em pôster na cidade de

Nurenberg na Alemanha.

Artigos completos publicados em periódicos

1. HERCULANO RD; SILVA CP, ERENO C, CATANZARO-GUIMARÃES SAC,

KINOSHITA A, GRAEFF CFO. Natural rubber latex used as drug delivery system in

Guided Bone Regeneration (GBR). Materials Research, v. 12 (1), p. xx-xxx, 2009.

2. NAGASSAKI S, HERCULANO RD; GRAEFF CFO, TANUS-SANTOS JE. eNOS

T-786C polymorphism affects atorvastatin-induced changes in erythrocyte membrane

fluidity. European Journal of Clinical Pharmacology, v.65, p. 385-392, 2009.

3. HERCULANO RD; TORRO-ALVES N, TERCARIOL CAS; NORBERTO AMQ,

GRAEFF CFO. . Produção científica na FFCLRP-USP: Aplicação do índice de Hirsch.

Medicina (Ribeirão Preto), v. 41(3), p. xx-xxx, 2008.

4. TORRO ALVES N, HERCULANO RD, TERCARIOL CAS, KINOUCHI O,

GRAEFF CFO. Hirsch´s index in a real case study in Brazil, the FFCLRP-USP.

Brazilian Journal of Medical and Biological Research, v. 40, p. 1529-1536, 2007.

5. HERCULANO RD, BRUNELLO CA, GRAEFF CFO. Optimization of a novel

Nitric Oxide Sensor Using a Latex Rubber Matrix. Journal of Applied Sciences, v.

7(23), p. 3801-3805, 2007.

6. HERCULANO RD, BRUNELLO CA, GRAEFF CFO. Solid State Nitric Oxide

Sensor Using a Latex Rubber Matrix. Macromolecular Symposia, v. 245, p. 529-532,

2006.

Artigos completos submetidos em periódicos

1. HERCULANO RD, NORBERTO AMQ. Comparison of scientific bibliographic

productivity in undergraduate courses of speech-language and hearing science at

Universidade de São Paulo using the Hirsh´s index. Revista CEFAC,. submetido, 2008.

Artigos completos em redação

1. ERENO C, CATANZARO-GUIMARÃES SAC, PASETTO S, HOLDAGO L,

HERCULANO RD; SILVA CP, GRAEFF CFO, TAVANO O, KINOSHITA A,

129

BAFFA O. Latex film as an occlusive membrane for guided bone regeneration (GBR).

Journal Materials Science: Materials in Medicine, 2009.

2. HERCULANO RD, CATANZARO-GUIMARÃES SAC, KINOSHITA A, GRAEFF

CFO. Metronidazole release using natural rubber latex (NRL) as matrix. Biomedical

Materials, 2009.

Na plataforma Lattes pode ser encontrado meu currículo detalhado.

http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.jsp?id=K4753316D1

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