Desenvolvimento de biocompósitos à base de polissacarídeos e nanocristais de celulose proveniente de resíduo têxtil

Abstract

Neste trabalho, membranas à base de alginato e carboximetilcelulose (CMC) (1:1 em massa) contendo os fármacos tetraciclina (TC) e diclofenaco de sódio (DS) foram confeccionadas pelo método casting com o intuito de viabilizar aplicações como curativos de liberação controlada para lesões de pele. O efeito da incorporação de diferentes proporções de nanocristais de celulose (NCC) proveniente de resíduo de algodão nas propriedades das membranas e no comportamento de liberação dos fármacos foi avaliado. O rendimento do processo de obtenção de NCC foi 69%, valor superior a outros reportados na literatura com metodologia similar. As membranas confeccionadas apresentaram aspecto visual coeso, uniforme, sem heterogeneidades e com coloração amarelada devido à característica da TC. A capacidade de absorção de água e de fluido corpóreo simulado pelas membranas aumentou com a presença de NCC, enquanto a perda de massa não foi alterada significativamente. A taxa de transmissão de vapor d’água aumentou de forma expressiva com a incorporação do NCC, mostrando a potencialidade das membranas em tratamentos de queimaduras de primeiro grau. Os resultados de eficiência de incorporação indicaram que ocorrem perdas dos fármacos na etapa de reticulação das membranas, sendo que as maiores perdas (~50%) foram observas para as formulações contendo 5%m de NCC. Os ensaios de liberação em água indicaram que o equilíbrio foi atingido após 1 hora para a TC, enquanto que para DS esse tempo foi praticamente a metade. A membrana contendo 5%m de NCC apresentou a menor quantidade de fármaco liberada, corroborando os resultados de eficiência de incorporação. A membrana sem NCC apresentou coeficiente de difusão para o DS de 1,66 E-7 cm^2/s enquanto a membrana contendo 2,5%m de NCC apresentou um coeficiente de 1,38 E-7 cm^2/s. Para a TC esta mesma tendência foi observada, com redução de 1,58 E-7 cm^2/s para 1,26 E-7 cm^2/s. Esses resultados indicam que a proporção de 2,5%m de NCC promoveu uma liberação mais controlada dos fármacos. As demais proporções (1 e 5%m) resultaram em maiores coeficientes de difusão. A avaliação do mecanismo de liberação pelo modelo da Lei da Potência indicou mecanismos de difusão anômala para a TC e pseudo-fickiana para o DS, havendo influência do intumescimento e da espessura/porosidade da membrana no processo de liberação, respectivamente. No geral considera-se que a presença de NCC, sobretudo 2,5%m, melhorou as propriedades importantes para o uso como curativos em lesões de pele, entretanto, faz-se necessário ainda avaliar as propriedades mecânicas à tração.

In this work, membranes based on alginate and carboxymethylcellulose (CMC) (1:1 in mass) containing the drugs tetracycline (TC) and sodium diclofenac (DS) were obtained by casting in order to enable applications as controlled release dressings for skin lesions. The effect of incorporating different proportions of cellulose nanocrystals (NCC) from cotton residue on membrane properties and drug release behavior was evaluated. The NCC process yield of 69% was above several studies in the literature using similar methodologies. The manufactured membranes presented a cohesive, uniform visual aspect, without heterogeneities and yellowish coloration due to TC presence. The water and simulated body fluid absorption capacity by the membranes increased with the presence of NCC, while the loss of mass was not altered significantly. The rate of water vapor transmission increased with the incorporation of NCC, showing the potential of membranes in first-degree burn treatments. The results of incorporation efficiency indicated that drug losses occur in the membrane crosslinking stage, with the highest losses (~50%) observed for formulations containing 5%w NCC. The water release tests showed, for TC, total release in about 1 hour, while for DS this time was practically half. The membrane containing 5%w NCC showed the lowest amount of drug released, corroborating the results of incorporation efficiency. The membrane without NCC showed DS diffusion coefficient of 1.66 E-7 cm2/s. while the membrane containing 2.5%w NCC showed a coefficient of 1.38 E-7 cm2/s. For TC, this same trend was observed, with a reduction from 1.58 E-7 cm2/s to 1.26 E-7 cm2/s. These results indicate that the 2.5%w proportion of NCC promoted a more controlled release of drugs. The other proportions (1 and 5%w) resulted in higher diffusion coefficients. The evaluation of the release mechanism by the Power Law model indicated anomalous diffusion mechanisms for TC and pseudo-fickian for DS, with influence of swelling and membrane thickness/porosity in the release process, respectively. In general, the presence of NCC, especially 2.5%w, improved important membrane properties to be considered for use as dressings for skin lesions, however, it is still necessary to evaluate the mechanical properties.