Hidróxidos Duplos Lamelares à base de Ferro como biomateriais: estrutura, composição e compósitos poliméricos

Autor(es)

Mariana Pires Figueiredo

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2021-08-18

Membros da banca

Vera Regina Leopoldo Constantino; Ruben Dario Sinisterra Millan; Jairo Tronto; Flavio Maron Vichi

• Orientador: Vera Regina Leopoldo Constantino

Resumo

Hidróxidos Duplos Lamelares (HDLs) são considerados materiais promissores para comporem formulações farmacêuticas e dispositivos biomédicos, destacando-se pela possibilidade de atuarem como carregadores de espécies bioativas aniônicas. HDLs são compostos em sua maioria pelos cátions divalentes Mg2+ e Zn2+ e pelo cátion trivalente Al3+ (exógeno). A substituição do cátion Al3+ por um metal endógeno, tal como o Fe3+, é de grande interesse para o desenvolvimento de HDLs ainda mais adequados para atuação como biomateriais. Contudo, as tentativas de incorporação do Fe3+ na estrutura do HDL têm conduzido à formação de materiais impuros, bem com a intercalação de ânions orgânicos nesses materiais tem se mostrado desafiadora. Nesse sentido, o presente trabalho tem como objetivos principais: 1) aumentar a aplicabilidade dos Fe3+- HDLs através da compreensão da estrutura, da composição, e de propriedades desses materiais e 2) desenvolver dispositivos biomédicos poliméricos avançados baseados em Fe3+-HDLs, tais como membranas cirúrgicas implantáveis e curativos dérmicos. Com relação ao objetivo 1), na primeira parte desta tese foi estudado o efeito dos cátions Fe3+ na formação dos HDLs e na obtenção de fases puras contendo a maior quantidade possível de cátions Al3+ substituídos por Fe3+ e capazes de intercalar espécies bioativas. Primeiramente, foram sintetizadas e estudadas duas séries de HDLs de composição nominal Mg2FeyAl(1-y)(OH)6-Cl e Zn2FeyAl(1-y)(OH)6-Cl, intercalados com ânions cloreto, com valores de y iguais a 0; 0,25; 0,50; 0,75 ou 1. Posteriormente, os HDLs-Cl foram submetidos à reação de troca iônica dos ânions Cl- por ânions derivados do antiinflamatório não esteroidal naproxeno (NAP), um fármaco modelo. Por fim, HDLs de composição nominal lamelar Mg2FeyAl(1-y)(OH)6 e Zn2FeyAl(1-y)(OH)6, com y igual a 0; 0,25; 0,5, 0,75 ou 1, visando intercalar espécies bioativas também foram produzidos pelo método da coprecipitação na presença de ânions abietato (ABI), derivados do ácido abiético, um produto natural que apresenta diversas propriedades biológicas (i.e. bactericida, fungicida, anti-inflamatória). A pureza de fase de cada série de materiais foi avaliada por diversas técnicas analíticas combinadas com um raciocínio químico-cristalino e geométrico que permitiu a comparação entre a composição das amostras como um todo (considerando a contribuição de fases amorfas diferentes da HDL) e a composição das respectivas fases cristalinas de HDL. Em geral, pureza de fase foi alcançada para valores de y menores ou igual a 0,5, correspondendo à substituição de metade do conteúdo de Al3+ por Fe3+. Composições consideradas puras e capazes de intercalar quantidades satisfatórias de ânions NAP ou ABI (i.e. massa do ânion orgânico representando mais de 25 % da massa do HDL híbrido orgânico-inorgânico) foram selecionadas para compor os dispositivos poliméricos segundo o objetivo 2) desta tese, i.e. materiais de composição lamelar Mg2Fe0,5Al0,5(OH)6 and Zn2Fe0,5Al0,5(OH)6 intercalados com ânions Cl-, NAP ou ABI. Foram explorados mecanismos de modulação da taxa de liberação das espécies bioativas, bem como foram realizados testes de citotoxicidade em função da composição dos HDLs. Membranas foram produzidas por diferentes métodos: eletrofiação ou casting. Os LDHs mostraram-se promissores para compor formulações poliméricas biomédicas proporcionando vantagens do ponto de vista mecânico, farmacológico e biológico em comparação aos sistemas formados apenas por polímero-fármaco. Espera-se que os resultados apresentados nesta tese, que incluem profunda análise estrutural, a síntese de diversas composições de Fe3+-HDLs capazes de intercalar espécies bioativas aniônicas, bem como o desenvolvimento de membranas poliméricas promissoras baseadas em Fe3+-HDLs, avancem ainda mais a aplicabilidade dos HDLs como biomateriais. (AU)

• Processo FAPESP: 16/13862-9 - Concepção e desenvolvimento de nanocarregadores de fármacos base de hidróxidos duplos lamelares
• Beneficiário: Mariana Pires Figueiredo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto