Encapsulamento de ligantes e complexos em matrizes poliméricas visando a liberação controlada

Abstract

O objetivo deste trabalho foi estudar o encapsulamento do complexo Fe(III)- o,o-EDDHMA e do ligante EDTA em matrizes poliméricas visando a liberação controlada. Neste caso, haverá um ganho ambiental devido à menor liberação do ligante ou complexo no ambiente que poderiam ser lixiviados ao ser adicionado ao solo. Para estes estudos foi necessário primeiramente desenvolver e validar métodos analíticos para a quantificação do Fe(III)-o,o- EDDHMA e do EDTA. No complexo de Fe(III)-o,o-EDDHMA o método otimizado apresentou uma resposta linear na faixa de 0,21 a 250,0 mmol L -1 , um coeficiente de determinação de 0,9997, e um limite de detecção de 0,063 mmol L -1 . Para a quantificação do EDTA foi proposto um método baseado na formação do complexo Mn(III)-EDTA após oxidação do Mn(II)-EDTA por PbO 2 imobilizadas em esferas de cianoacrilato. Um planejamento experimental (DOE), com base na matriz de Doehlert, foi usado para determinar as condições ótimas do método. A influência das variáveis foi avaliada utilizando um modelo de regressão linear múltipla (RLM). O método otimizado apresentou uma resposta linear na faixa de 0,77 a 100,0 μmol L -1 , com sensibilidade analítica de 7,7 × 10 3 L mol -1 , um coeficiente de determinação de 0,999, e um limite de detecção de 0,23 mmol L -1 . Este método foi aplicado em amostras fortificadas em diferentes níveis de concentração e os valores das recuperações ficaram na faixa de 97,0 a 104,9%. O modelo cinético de Noyes- Whitney foi o que melhor se ajustou ao processo de liberação do complexo Fe(III)-o,o-EDDHMA da matriz polimérica de ágar-ágar e da quitosana resticulada com glutaraldeído (QTS-R). O mesmo ajuste foi observado na liberação do ligante EDTA a partir das matrizes poliméricas de ágar-ágar e gelatina. Estes resultados apontam que em todas as condições estudadas de liberação, o processo envolvido na liberação era o de difusão. Nos estudos com a matriz de ágar-ágar mostraram que o teor da matriz polimérica no intervalo de 1% a 7% não influencia a liberação do complexo e quanto maior a superfície de contato, maior foi a velocidade de liberação. Em relação aos ensaios de adsorção do complexo em quitosana, este apresentou resultados semelhantes nos modelos estudados, apresentando melhor ajuste nos modelos de Sips e Freundlich. Pelo modelo de Sips observa-se que o parâmetro q ms que indica a quantidade de saturação da esfera é de 8,7 mmol do complexo Fe(III)- o,o-EDDHMA por cada grama da esfera. As adsorções do complexo pelas esferas de QTS-R foram favorecidas em pH ácido, pois a quitosana fica mais protonada e desta forma absorvem maior quantidade do complexo por este apresentar carga negativa. Em concentrações inferiores de glutaraldeído também favorece adsorção do complexo, pois a quitosana terá um maior número de grupos aminos disponíveis. Para o estudo de liberação controlada do complexo da quitosana foi realizado um planejamento fatorial fracionado 2 4- , o qual verificou-se que a força iônica, assim como a o pH de adsorção e a concentração de glutaraldeído foram significativos ao nível de 95% de confiança (p < 0,05). Ressalta-se que no pH de desorção do meio onde se encontrava as esferas de QTS-R não foi significativo.

The objective of this work was to study the encapsulation of the complex Fe(III)- o, o-EDDHMA and of the EDTA ligand in polymer matrices aiming the controlled release. In this case, there will be an environmental gain due to the lower release of a complex or complex no environment that has been leached at the same time added to the soil. For these studies it was first necessary to develop and validate analytical methods to quantify the Fe(III)-o,o-EDDHMA and EDTA. In the complex of Fe(III)-o,o-EDDHMA optimized method showed a linear response in the range from 0.021 to 250.0 mmol L -1 , a coefficient of determination of 0.9997 and a detection limit of 0.063 mmol L -1 . For the quantification of the EDTA, a method based on the formation of the complex Mn(III)-EDTA upon oxidation of the Mn(II)-EDTA by PbO 2 cyanoacrylate immobilized on beads. An experimental design (DOE), based on Doehlert matrix was used to determine the optimum conditions of the method. The influence of the variables was assessed using a multiple linear regression model (MLR). The optimized method showed a linear response in the range of 0.77 to 100.0 mmol L -1 with analytical sensitivity of 7.7 × 10 3 L mol -1 , a determination coefficient of 0.999, and a detection threshold 0.23 mmol L -1 . This method was applied in fortified samples at different concentration levels and the recoveries values were in the range of 97.0 to 104.9%. The Noyes-Whitney kinetic model was the best fit for the complex release process. (III) -o, EDDHMA from the polymer matrix of agar and the glutaraldehyde-reshaped chitosan (QTS-R). The same adjustment was observed in the release of the binder. These results indicate that in all the studied conditions of release, the process involved is that of diffusion. Studies with agar showed that the matrix content in the range of 1% to 7% does not influence the release complex and the larger the contact surface, the greater the release rate. In relation to the adsorption assays of the complex in chitosan, this model presents results in the studied models, presenting better fit the Sips and Freundlich models. From the Sips model it is observed that the parameter qms indicating a saturation amount of the sphere is 8.7 mmol of the Fe(III)-o,o-DDHMA complex per gram of the sphere. As the adsorptions of the complex by QTS-R beads were favored at acid pH, as chitosan is more protonated and thus absorbs more of the complex by this negative charge model. At lower concentrations of glutaraldehyde also favors the adsorption of the complex, since a chitosan has a greater number of amine groups available. For the controlled release study of the chitosan complex, a fractional factorial design was performed 2 4-1 , which showed that the ionic strength, as well as the adsorption pH and the glutaraldehyde concentration were significant at the 95% confidence level (p < 0.05). It is emphasized that no desorption pH of the medium was found as QTS-R beads was not significant.