Aplicações inovadoras de solventes iônicos na química de biopolímeros, química ambiental, e em formulações para fármacos de baixíssima solubilidade em água

• Processo: 24/13668-4
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
• Pesquisador responsável: Omar Abou El Seoud
• Beneficiário: Omar Abou El Seoud
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: NAVED ANJUM IBRAHIM MALEK
• Assunto(s): Dissolução Quitina Biopolímeros
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Celulose e Derivados | Combate à poluição de água e ar | Dissolução | Liquidos iônicos e solventes eutécticos profundos | Quitina | quitosana e derivados | regeneração de biopolímeros e derivados | transporte de fármacos | Biopolímeros

Resumo

Os solventes podem ser classificados em moleculares (SMs; ex: álcoois) e iônicos (SIs), por exemplo líquidos iônicos (LIs) e solventes eutécticos profundos (SEPs). Os objetivos do presente projeto são: (i) Sintetizar LIs e SEPs apropriados para as pretendidas aplicações; (ii) Desenvolver aplicações inovadoras para tais solventes nos campos de biopolímeros (dissolução e derivatização de celulose, Cel, e de quitina/quitosana (Qn/Qs); química ambiental (descontaminação de água e captura de CO2); (iii) Desenvolver formulações para resolver o problema de baixíssima solubilidade em água de ingredientes farmacologicamente ativos (IFAs), em particular a curcumina, niclosamida e isoliquiritigenina, investigados para o tratamento tópico de inflamação crônica da pele; na inibição da formação de tecidos cancerígenos, e na inibição de metástase de câncer. Como a diferença entre Qn e Qs está no grau de des-acetilação, usaremos a abreviação Qn/Qs de maneira geral especificando, quando apropriado, um dos dois. A dissolução física (sem a formação de ligações covalentes) da Cel, Qn/Qs e Cel + Qn em SIs tem as seguintes finalidades: (iv) A regeneração dos biopolímeros dissolvidos, por exemplo, como nanopartículas (NPs) que serão empregadas no combate à poluição de água e ar; (v) A conversão dos biopolímeros dissolvidos em derivados de graus médios de substituição (GSs) variados/controlados. Tais produtos incluem a amida formada pela reação do ácido edético (C10H16N2O8) com Qs (Qs-EDTA), e ésteres carboxílicos mistos de Cel (acetato/butirato- ABC, e acetato/propionato, APC). Espera-se estabelecer correlações quantitativas entre GS do derivado e as variáveis experimentais da síntese (ex: composição do meio, tempo e temperatura). Qs-EDTA será empregado na descontaminação de águas de íons de metais pesados. (vi) A formulação de hidrogéis biocompatíveis, baseados em SIs que são candidatos para a transporte/liberação de IFAs de baixíssima solubilidade em água, um problema que resulta em baixa biodisponibilidade. As aplicações acima citadas têm em comum que as características dos SIs (alta polaridade, caráter ácido/base de Lewis, interações hidrofóbicas) resultam em interações fortes SI-soluto (biopolímero, IFA) que são fundamentais para o sucesso das pretendidas aplicações, a saber: dissolução de-, e derivatização de biopolímeros; descontaminação de ar (captura de CO2), e de água (complexação de íons de metais pesados) e, finalmente, transporte/liberação de IFAs. Além disso, as propriedades favoráveis dos SIs (estabilidade térmica, pressão de vapor desprezível) possibilitam sua reciclagem por meio de técnicas simples, enfatizando seu aspecto ambientalmente amigável. (AU)