Estudo da estabilização de nanopartículas de óxido de titânio com gel de colágeno aniônico do tipo I

• Processo: 11/19193-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2011
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2012
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Silvana Vargas da Silva Goissis
• Beneficiário: Silvana Vargas da Silva Goissis
• Empresa: Jhaady Indústria, Comércio, Importação e Exportação de Cosméticos Ltda
• Vinculado ao auxílio: 10/50641-4 - Estudo da estabilização de nanopartículas de óxido de titânio em gel de colágeno aniônico do tipo I, AP.PIPE
• Assunto(s): Estabilização Nanopartículas Dióxido de titânio Colágeno tipo I
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Cargas negativas | Colágeno aniônico | dispersão | Estabilização | nanopartícula | Óxido de Titânio | Engenharia de Materiais e Metalurgica

Resumo

Os efeitos da radiação UV na pele humana podem ser divididos em duas categorias: aguda (queimadura do sol) causada pela luz UVB (290 a 320 nm) e crônica (carcinoma) causada pela luz UVB; melanoma e fotoenvelhecimento, causados pela UVA (320 a 400 nm) (1). Resultam na sua maioria da reação de radicais livres DNA, enzimas e outras macromoléculas, tais como o colágeno do tipo I alterando suas estruturas, propriedades químicas e biológicas. Buscas por alternativas para preservação da saúde da pele incluem o uso de filtros solares de natureza química ou física. Os de natureza química têm as desvantagens de serem alergênicos (4) e até carcinogênicos; fotos instáveis, caracterizados por absorverem apenas em uma determinada região do ultravioleta. Os filtros inorgânicos usam o dióxido de titânio (TiO2) ou óxido de zinco. São pós, inertes e opacos com baixo potencial alergênico, são foto-estáveis (10), com alto índice de refração. Tendem, no entanto a formar agregados e aglomerados, reduzindo sua eficácia como filtro, promovendo também a deposição de uma película branca sobre a pele com efeito antiestético. Objetivos: estabilização de suspensões de TiO2 nanoparticulado (> 100 nm) que tende a formarem aglomerados; minimizar a citotoxicidade inerente a materiais nanoparticulados independente de sua natureza química; aumentar a eficácia e a estética dos filtros à base de TiO2 como resultado da inibição do processo de aglomeração promovida por colágeno aniônico. Soluções para este problema têm sido estudadas para atender demandas específicas do uso do TiO2: indústria de papel, indústria de tintas com o uso de poliacrilátos, e por técnica de recobrimento com sílica dimetilpolisiloxano (cosméticos). Bases do projeto: o TiO2 em meio aquoso é recoberto por uma camada de grupos hidroxila que reagem com íons hidrogênio (H+) hidroxila (OH-) conferindo à superfície da partícula cargas positivas ou negativas em pH menor, portanto caracterizado por pH no qual é eletricamente neutra PCZ (Ponto de Carga Zero). Para este óxido o pH está entre pH 6,2 e 6,9 com predominância de partículas menores à medida que o pH se distancia do PCZ. Por outro lado, embora solúvel em pH < 4,25 (12), em pHs maiores, o colágeno do tipo I forma fibras longas (>1 mm) resultante do efeito memória (12) um efeito não compatível com a estabilização de partículas de TiO2 e meio aquosos. Entretanto, quando submetidos a hidrolise seletiva de grupos carboxamidas presentes na sua estrutura primárias cadeias, não só perdem a capacidade fibrilar, mas se comportam com um poliânion até o limite de pH 3,0 podendo então interagir por meio de interações com TiO2 estabilizando o tamanho de partícula da mesma forma como observado para poliacrilátos. Esta estabilização pode ser ainda reforçada porque TiO2 interage fortemente com colágeno por meio da formação ligações de hidrogênio com cadeias laterais de resíduos de ácidos aspártico e glutâmico e de lisinas presentes na tripla hélice da proteína. Metodologia resumida - caracterização da serosa bovina processada (titulação, temperaturas de desnaturação e de encolhimento); gel de colágeno: espectroscopia de infravermelho e temperaturas de encolhimento, avaliação da inibição da fibrilogenese. Resultados esperados e seus impactos: obtenção de suspensões estáveis de TiO2 pelo uso do colágeno aniônico para uso em filtros solares. Outras aplicações incluem sistemas fotocatalíticos, liberação controlada de drogas, suporte para crescimento celular e carreador de fatores de crescimento. (AU)