11 capitulo2 amostrasgranulosas

23

CAPÍTULO 2

AMOSTRAS GRANULOSAS

DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL

25

2.1 DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL

2.1-1 Materiais e Equipamento

Materiais

Na elaboração deste trabalho foi utilizado quitosano

(Aldrich) de peso molecular médio (1,9x105-3,1x105 Da),

com um grau de desacetilação compreendido entre 75 e

85% e densidade 0,15-0,30 g⋅cm-3.

De modo a uniformizar a dimensão das partículas de

quitosano, previamente à sua utilização este foi sujeito a

um proceso de trituração seguido de secagem sob vácuo a

40 ºC.

A moagem do quitosano foi efectuada num triturador

Figura 2.1: Quitosano

(500 µm <φ < 800 µm).

de lâminas metálicas da MOULINEX, e a seriação das partículas com granulometria

compreendida entre 500 e 800 µm foi feita com dois crivos, um com uma malha de 500 µm

(construído em vidro acrílico com uma rede em polietileno de malha calibrada), e outro da

RETSCH com malha calibrada de 800 µm, em aço-inox.

Relativamente ao estudo da reacção de copolimerização de enxerto sobre o quitosano

foram utilizadas duas unidades enxertantes, ácido acrílico e metacrilato de 2-hidroxietilo

(HEMA).

As soluções de ácido acrílico foram preparadas a partir de ácido acrílico anidro p.a.

(estabilizado com 0,02% de éter metílico de hidroquinona), Fluka, M=72,06 g⋅mol-1, grau de

pureza superior a 99%, 1L=1,050 kg.

CAPÍTULO 2 - AMOSTRAS GRANULOSAS

26

As soluções de HEMA foram preparadas a partir de metacrilato de 2-hidroxietilo p.a.

estabilizado, Merck/Acros Organic, M=130,14 g⋅mol-1, grau de pureza 98%, 1L=1,073 kg.

Para a realização da modificação química do quitosano recorreu-se ao uso de: anidrido

maleico, Carlo Erba, M=98,06 g⋅mol-1, pureza mínima 99,8%; fenilisocianato, Fluka,

M=119,12 g⋅mol-1, pureza mínima 99,8%, 1L=1,09 kg. No que diz respeito à polimerização química o iniciador utilizado foi nitrato de cério

(IV) - amónio, BDH, M=548,23 g⋅mol-1, pureza mínima 98%. Relativamente à foto-polimerização utilizou-se como foto-sensibilizador isopropil-

tioxantona, Aldrich, M=254,35 g⋅mol-1. No decorrer do trabalho e dependendo do procedimento experimental a desenvolver

foram ainda utilizados diversos solventes: dimetilsulfóxido p.a. (DMSO), LabScan,

M=78,12 g⋅mol-1, pureza mínima 99,5%, 1L=1,100 kg; ácido nítrico p.a., Merck, M=63,16

g⋅mol-1, pureza 65%, 1L=1,40 kg; acetona p.a., Riedel-deHaën, M=58,08 g⋅mol-1, pureza

mínima 99,5%, 1L=0,791 kg; metanol p.a., Panreac, M=32,04 g⋅mol-1, pureza mínima

99,8%, 1L=0,792 kg; ácido acético p.a., Riedel-deHaën, M=60,05 g⋅mol-1, pureza 99,8%,

1L=1,05 kg; ácido fórmico p.a., Panreac, M=46,03 g⋅mol-1, pureza 98%, 1L=0,22 kg; ácido

sulfúrico p.a., Merck, M=98,08 g⋅mol-1, pureza 95-97%,1L=1,84 kg; tetrahidrofurano p.a.,

Riedel-deHaën, M=72,11 g⋅mol-1, pureza 99,9%, 1L=0,88 kg.

Os solventes utilizados em lavagens e precipitações eram todos de uso técnico

fornecidos por José M. G. Santos Lda e por José M. Vaz Pereira Lda. Todas as substâncias anteriormente referidas foram usadas sem qualquer tipo de

manipulação prévia, incluindo as unidades a enxertar. Relativamente a estas últimas, a

opção por este procedimento teve como objectivo diminuir a possibilidade de

homopolimerização visto tratarem-se de substâncias muito reactivas. Nos ensaios microbiológicos, para preparação do meio de cultura sólido utilizou-se

Tryptic Soy Agar (TSA) da Oxoid.

Após reacção/irradiação o isolamento das amostras foi efectuado por filtração em

cadinhos de placa filtrante de porosidade G4.


27

No caso das amostras irradiadas, para controlo da dose de radiação gama absorvida

foram utilizados diferentes tipos de dosímetros em poli(metacrilato de metilo), (dosímetros

de rotina), em função da dose de trabalho pretendida:

i) Red Perspex 4034: intervalo de leitura [5-50 kGy]; espessura nominal=3 mm;

λ(leitura)= 640 nm; incerteza= ±2% (1σ).

ii) Amber Perspex 3042: intervalo de leitura [1-30 kGy]; espessura nominal=3 mm;

λ(leitura)= 651 nm; incerteza= ±2,5% (1σ).

iii) Gammachrome YR: intervalo de leitura [0,1-3 kGy]; espessura nominal=1,7 mm;

λ(leitura)= 640 nm; incerteza= ±3% (1σ) [1].

Para desarejamento das soluções e selagem de amostras, foi utilizado azoto comprimido

puro da Alphagaz, com pureza superior a 99,999%.

Equipamento

Todas as pesagens de reagentes foram efectuadas em balanças analíticas de precisão 10-5

g, SARTORIUS R160P e METTLER AE100.

A secagem do quitosano e das amostras copoliméricas obtidas foi efectuada em estufa

de secagem por vácuo HERAUS VT5042 EX/N2, acoplada a uma bomba rotatória

ALCATEL 2004A (T=40 ºC, P=10-3 mbar).

Os ensaios de foto-polimerização foram realizados utilizando uma lâmpada de UV

arrefecida a água com um output de 80 W⋅cm-1.

A irradiação gama das amostras foi realizada na instalação semi-industrial de irradiação

contínua situada no Campus de Sacavém do Instituto Tecnológico e Nuclear, a Unidade de

Tecnologias de Radiação (UTR) (vd. Figura 2.2).

Esta instalação está equipada com uma fonte radioactiva de Cobalto 60 que, à data de

início de laboração, 30 de Novembro de 1988, tinha uma actividade de 10,95x1015 Bq

(295,65 kCi) [2, 3]. Após novo carregamento de Cobalto 60 em Novembro de 2003 a sua

actividade de operação passou a ser de 10,91x1015 Bq (294,92 kCi)a.

As amostras irradiadadas foram acondicionadas em tubos de pyrex com as seguintes

dimensões: φint=27 mm, φext=30 mm, e=1,5 mm, h=125 mm. Estes tubos foram colocados

a Para uma descrição mais detalhada da UTR e do seu modo de laboração, por favor ver Anexo I.


28

paralelamente ao irradiador em suportes de madeira (24 x 12 x 7 cm3)b, em locais fixos e

reprodutíveis previamente seleccionados de acordo com estudos dosimétricos realizados

preliminarmente e durante o desenvolvimento do trabalhoc.

Figura 2.2: Fotografia exterior e diagrama da Unidade de Tecnologias de Radiação:

1- Câmara de irradiação (no centro situa-se o irradiador, a vermelho); 2- Sala de comando;

3- Armazém de produtos a irradiar; 4- Armazém de produtos irradiados; 5- Recepção.

A leitura da absorção óptica dos dosímetros de rotina nos respectivos comprimentos de

onda de leitura foi feita recorrendo a um espectrofotómetro UV-Visível da marca

SHIMADZU, modelo UV-260; λ ∈ [190, 900 nm]; resolução: 0,1 nm; SN: 1231721.

b As estruturas suporte para irradiação das amostras são em madeira por forma a minimizar os efeitos secundários da radiação reflectida (efeito usual em estruturas metálicas - Efeito de backscattering). c Para uma descrição mais detalhada da dosimetria (de um dos locais de irradiação estudados) utilizando um dosímetro padrão de referência, por favor ver Anexo II.

1

2

3

4

5


29

A espessura dos dosímetros foi medida com um micrómetro MITUTOYO, modelo

2046L; precisão: 0,01 mm; SN: 814286.

2.1-2 Modificação química do quitosano em meio heterogéneo

Uma das etapas iniciais do trabalho consistiu na modificação química do quitosano em

meio heterogéneo por forma a possibilitar a introdução de novas funcionalidades no

polímero.

Nesta fase, e em consonância com o mencionado no capítulo anterior (secção 1.1-2),

fez-se reagir o polissacarídeo em estudo com anidrido maleico e com fenilisocianato

(ensaios em separado).

Na derivatização do quitosano em meio heterogéneo adicionou-se 0,2 g de anidrido

maleico (10% m/mquitosano) a 2 g de quitosano em 50 cm3 de DMSO. A reacção ocorreu sob

refluxo e agitação magnética a 90 ºC durante 5h. Após este período a suspensão foi filtrada,

lavada com acetona e seca ao ar. Por fim, os grânulos obtidos foram analisados por FTIR.

Em termos experimentais, o procedimento da reacção do quitosano com o

fenilisocianato foi semelhante ao que se descreveu para a reacção com o anidrido maleico,

tendo-se adequado no entanto o solvente e a temperatura de reacção. Assim, adicionou-se 2

cm3 de fenilisocianato (10% V/mquitosano) a 2 g de quitosano em 50 cm3 de DMSO, seguido

de reacção sob refluxo e agitação magnética a 120 ºC. Após as 5h de reacção a suspensão

foi filtrada e colocada em acetona para averiguar a sua solubilidade. Os grânulos depois de

secos ao ar foram finalmente sujeitos a análise por FTIR.

2.1-3 Reacção de copolimerização de enxerto

Numa segunda fase do trabalho procedeu-se à modificação de quitosano, ainda em meio

heterogéneo, mas por reacção de copolimerização de enxerto induzida por radiação gama.

À data de início da realização deste trabalho não existia na literatura informação

detalhada, em termos de procedimento experimental, com vista à obtenção de copolímeros

de base quitosano por esta técnica. Deste modo, tendo por base o trabalho de Ferreira [4]


30

com polietileno, optou-se por se realizar estudos preliminares para estabelecimento de um

protocolo e domínio da técnica laboratorial, utilizando taxas de dose bastante distintas (0,8 e

8 kGy⋅h-1). Os resultados obtidos embora não tenham sido objecto de publicação,

forneceram informações importantes referentes ao comportamento/manuseamento dos

sistemas reaccionais em estudo.

A pensar em aplicações que pudessem exigir diferentes requisitos estruturais, foram

estabelecidos dois sistemas reaccionais de base quitosano mas utilizando diferentes

unidades enxertantes: Quitosano/Ácido Acrílico e Quitosano/HEMA.

No que diz respeito ao sistema Quitosano/HEMA, este foi ainda sujeito a outros

métodos de copolimerização (iniciação química e foto-polimerização com UV), com vista à

avaliação do rendimento de enxerto conseguido pelos diferentes métodos. Assim, por forma

a garantir a realização das reacções em meio heterogéneo, mas assegurando

simultaneamente a não dissolução do quitosano e a completa homogeneização do

monómero e de outros aditivos quando necessário, recorreu-se a diferentes solventes.

O rendimento de enxerto dos copolímeros resultantes das diversas reacções foi

determinado pelo incremento percentual mássico relativamente ao polímero de partida

(quitosano), de acordo com a relação:

Rendimento de enxerto (%) 100)(

)()(∗

−=

inicial

inicilalfinal

polímerom

polímeromcopolímerom (2.1)

Na Tabela 2.1 é possível encontrar um resumo dos sistemas reaccionais estudados com

os respectivos métodos de copolimerização. O procedimento experimental adoptado para

cada um deles encontra-se descrito em detalhe nas secções que se seguem.

2.1-3.1 Preparação de copolímeros de enxerto de poli(ácido acrílico) em

quitosano

Para obtenção de copolímeros de enxerto de poli(ácido acrílico) em quitosano

(Quitosano-g-pAAc) via copolimerização de enxerto induzida por radiação gama, foram

adicionados 0,6 g de quitosano a 20 cm3 de soluções aquosas de ácido acrílico 0,1%, 0,3%


31

Tabela 2.1: Sistemas reaccionais definidos e respectivos métodos de copolimerização.

BASE

POLIMÉRICA MONÓMERO SOLVENTE [MONÓMERO]

(V/V) MÉTODO

0,1%

0,3%

Ác. Acrílico

Água Millipored

0,5%

Irradiação γ

Acetona 10% Iniciação Química

Acetona/Água (1/1) 10% Foto-polimerização

(UV)

5%

10%

Quitosano

HEMA

Metanol

15%

Irradiação γ

ou 0,5% V/V (respectivamente 1,46x10-3M, 4,37x10-3M ou 7,29x10-3M)e. As suspensões

foram acondicionadas em tubos de pyrex fechados não hermeticamente, purgadas com azoto

e expostas à radiação gama (débito de dose, DD, de 0,9 kGy⋅h-1), por diferentes períodos de

tempo, à temperatura ambiente. Terminado o tempo de irradiação cada amostra foi mantida

em repouso durante 24h num local afastado da luz, de forma a possibilitar a estabilização

dos radicais formados durante a irradiação. Após o período de repouso as suspensões foram

transferidas para um excesso de água, lavadas e filtradas. Finalmente secaram-se os

produtos obtidos a 40 ºC sob vazio (10-3 mbar).

Para melhor compreensão do sistema efectuaram-se ainda ensaios sem adição de

monómero.

2.1-3.2 Preparação de copolímeros de enxerto de poli(metacrilato de

2-hidroxietilo) em quitosano

Tal como já anteriormente referido, o sistema reaccional constituido por quitosano e

HEMA foi sujeito a vários métodos de copolimerização. Estes métodos incluiram:

d A água Millipore utilizada apresenta um grau de purea equivalente a água tridestilada. e Optou-se pela utilização de soluções de ác. acrílico de tão baixas concentrações porque os primeiros ensaios realizados com solução de monómero a 5% conduziram à gelificação do meio (consequência da exposição à radiação), imposibilitando a determinação do grau de enxerto. Por este motivo, foi também utilizado um débito de dose relativamente baixo.


32

- Iniciação química, com nitrato de cério e amónio,

- Foto-polimerização induzida por radiação UV, utilizando isopropil tioxantona como

foto-iniciador,

- Polimerização induzida por radiação gama.

2.1-3.2.1 Copolimerização por via química

O procedimento experimental relativo à copolimerização por via química encontra-se

resumido de forma esquemática na Figura 2.3 e teve como base a realização experimental

descrita por Alves da Silva et al [5].

Figura 2.3: Esquema do procedimento experimental utilizado na preparação de copolímeros de

enxerto de poli(HEMA) em quitosano (Quitosano-g-pHEMA), por iniciação química.

A uma quantidade de quitosano rigorosamente conhecida (0,5 g; 500 µm <φ < 800 µm)

foi adicionada 30 cm3 de uma solução em acetona contendo metacrilato de 2-hidroxietilo

10% V/V (0,82 M), ácido nítrico 1% m/V (0,16 M) e diferentes concentrações de iniciador

químico (nitrato de cério amónio 0,05%, 0,25% ou 1% m/V, respectivamente 9,12x10-4 M,

4,56x10-3 M ou 1,80x10-2 M).

Cada um dos sistemas reaccionais atrás referidos foi colocado a 50 ºC, em presença de

ar (utilizaram-se rolhas de cortiça para este efeito), durante diferentes intervalos de tempo.

Filtrar/Lavar c/ Metanol

50º C 0,5 g Quitosano

+

30 cm3 solução em Acetona (NH4)2[Ce(NO3)6] HEMA 10% V/V HNO3 1% m/V

200 cm3

Metanol

(Deixar em repouso durante a noite)

Transferência após 5’, 10’, 15’,20’,25’, 30’, 1h, 2h, 3,5h, 5h e 8h

Secar a 40 ºC sob vazio (10-3 mbar) até peso constante

[Iniciador químico]: � 0,05% m/V � 0,25% m/V � 1% m/V


33

Finda a reacção, transferiram-se as suspensões para metanol (200 cm3) e, após repouso

durante a noite para dissolver eventual homopolímero, filtraram-se e lavaram-se os sólidos

em metanol abundante. Finalmente os produtos obtidos foram secos a 40 ºC sob vazio (10-3

mbar) até peso constante.

De salientar que para cada amostra, cada intervalo de tempo foi estudado em triplicado e

realizado um ensaio em branco (sem monómero). Foi ainda realizado um ensaio sem

quitosano (concentração de iniciador químico 1% m/V), para obtenção de poli(HEMA).

2.1-3.2.2 Copolimerização induzida por radiação UV

No caso da copolimerização induzida por radiação UV, o procedimento experimental

encontra-se esquematizado na Figura 2.4, tendo sido adaptado de Alves da Silva et al [6].

Figura 2.4: Esquema do procedimento experimental utilizado na preparação de copolímeros

Quitosano-g-pHEMA por foto-polimerização.

Utilizou-se como solvente uma solução de acetona/água (1:1), e como foto-activador a

isopropil tioxantona, ITX, (10% mfoto-iniciador/mquitosano). Para que a solução contendo o foto-

-activador permanecesse física e quimicamente estável até ser foto-excitada, foi necessário

dissolver previamente o foto-activador apenas em acetona, e em seguida adicionada a água.

O quitosano (0,5 g) foi então tratado com 100 cm3 de solução de composição 10% (V/V) em

HEMA numa solução de foto-activador.

0,5 g Quitosano + 100 cm3 solução em água/Acetona ITX 10% m/mquitosano

HEMA 10% V/V

Transferência após 5’, 10’, 15’,20’,25’, 30’, 1h, 2h, 3,5h, 5h e 8h

200 cm3

Metanol

(Deixar em repouso durante a noite)

Filtrar/Lavar c/ Metanol

Secar a 40 ºC sob vazio (10-3 mbar) até peso constante

l â m p a d a

UV

H2O


34

Após vários tempos de irradiação em presença de ar, as suspensões foram transferidas

para metanol (200 cm3), onde permaneceram por algumas horas. Por fim os copolímeros

obtidos foram filtrados e lavados (com metanol), e secos a 40 ºC sob vazio (10-3 mbar).

2.1-3.2.3 Copolimerização induzida por radiação gama

Na copolimerização induzida por radiação gama, as amostras de quitosano (0,6 g) foram

tratadas com 20 cm3 de uma solução contendo metacrilato de 2-hidroxietilo em metanol

(5%, 10% ou 15% V/V, respectivamente 0,41M, 0,82M ou 1,23M) e acondicionadas em

tubos de pyrex, fechados não hermeticamente. Seguidamente cada sistema reacional atrás

referido foi purgado com azoto e exposto à radiação gama (débito de dose de 3,8 kGy⋅h-1 ou

7,4 kGy⋅h-1) por diferentes períodos de tempo, à temperatura ambiente.

Terminado o tempo de irradiação cada amostra foi mantida em repouso durante 24h num

local afastado da luz, de forma a possibilitar a estabilização dos radicais formados durante a

irradiação. Após o período de repouso, as suspensões foram transferidas para um excesso de

metanol. Para assegurar a remoção de homopolímero das amostras copoliméricas obtidas

procedeu-se ainda à extracção sólido-líquido em soxhlet, com metanol, durante 6 horas.

Finalmente secaram-se os produtos obtidos a 40 ºC sob vazio (10-3 mbar) até peso constante.

Cada intervalo de tempo foi estudado em triplicado.

Relativamente a estas irradiações, optou-se por se desprezar o gradiente de dose entre a

parte da frente da amostra, voltada directamente para o irradiador, e a parte de trás, mais

afastada do irradiador.

Este procedimento teve como base o facto de a reacção decorrer em metanol (bom

solvente do monómero utlizado, HEMA, o que possibilita uma boa mobilidade dos radicais

livres formados através de toda a massa do polímero base, quitosano), e de terem sido

utilizados tempos de exposição relativamente baixos (12 horas no máximo)f.

Para avaliar o comportamento do quitosano face à radiação γ nas condições acima

descritas e para o débito de dose mais elevado (situação mais desfavorável uma vez que o

quitosano é um polímero do tipo degradativo), para cada intervalo de tempo de exposição à

f Ensaios preliminares com 30 e 40h de irradiação, evidenciaram um ligeiro aumento da viscosidade das soluções e, consequentemente, a necessidade de rodar as amostras a metade do tempo total de exposição à radiação por forma a assegurar uma distribuição de dose mais uniforme por toda a amostra.


35

radiação realizado com monómero, foi realizado um ensaio em branco (sem adição de

HEMA) em triplicado. Após irradiação cada amostra foi simplesmente filtrada e seca

a 40 ºC sob vazio (10-3 mbar).

2.1-4 Espectroscopia de infravermelho

A espectroscopia de infravermelho é uma técnica que pode ser utilizada para identificar

um composto ou investigar a composição de uma amostra de uma forma relativamente fácil

e rápida, e que se baseia no facto de que as ligações químicas das substâncias possuirem

frequências de vibração específicas [7]. Deste modo, amostras dos sistemas poliméricos em

estudo, desde o polímero base, passando pelo quitosano modificado e até mesmo por

soluções de lavagem, foram analisadas por Espectroscopia de Infravermelho com

Transformada de Fourier (FTIR).

Os referidos espectros foram obtidos num espectrofotómetro da PERKIN ELMER Série

1600, em discos de KBr. Todos os espectros representam a acumulação de 16 varrimentos à

temperatura ambiente e com uma resolução de 4 cm-1.

2.1-5 Análise térmica

2.1-5.1 Calorimetria diferencial de varrimento

Os ensaios de Calorimetria Diferencial de Varrimento (DSC), para estudo do

comportamento térmico dos sistemas poliméricos em estudo, foram realizados num

equipamento da TA INSTRUMENTS (910 DSC). As amostras, de peso compreendido entre

3 e 4 mg, foram sujeitas a um regime de aquecimento de 10 ºC⋅min-1 em atmosfera de azoto

(50 cm3⋅min-1), para determinação da temperatura de fusão e respectiva entalpia específica.

2.1-5.2 Termogravimetria

As propriedades térmicas dos sistemas poliméricos em estudo foram ainda avaliadas por

Análise Termogravimétrica (TGA). Estes ensaios foram realizados numa balança

termogravimétrica, a 951 TGA da TA INSTRUMENTS, em atmosfera de azoto


36

(50 cm3⋅min-1) sob um regime de aquecimento de 10 ºC⋅min-1 na região de temperaturas de

30 até 500 ºC.

2.1-6 Testes de solubilidade

Relativamente ao sistema reaccional Quitosano/HEMA foram efectuados testes de

solubilidade, tendo sido analisadas amostras de quitosano, de poli(HEMA) e de algumas

amostras copoliméricas com diferentes rendimentos de enxerto (4,6%, 57,6% e 178,8%). A

totalidade das amostras copoliméricas em estudo nesta secção, foram obtidas a partir de uma

concentração inicial de HEMA de 10 % V/V e de débito de dose de 3,8 kGy⋅h-1.

Os testes de solubilidade realizados envolveram alguns dos solventes mais comuns em

manipulações envolvendo quitosano e envolvendo HEMA. Assim, foram utilizados

solventes como ácido acético, ácido sulfúrico e ácido fórmico, e algumas misturas de

metanol/ácido acético. Para a realização destes testes, pequenas quantidades das amostras

(0,01 g) foram colocadas em 10 cm3 de cada um dos solventes, tendo sido continuamente

agitadas à temperatura ambiente por um período de 7 dias.

2.1-7 Ensaios microbiológicos

Com o objectivo de verificar se as propriedades antimicrobiológicas associadas ao

quitosano se mantinham após este ser submetido a diferentes métodos de copolimerização,

amostras de polímero base (quitosano, 500 µm <φ < 800 µm) e de copolímeros de enxerto

Quitosano-g-poli(HEMA) foram incorporadas em meio sólido de cultura microbiológica,

TSA (Tryptic Soy Agar).

As amostras copoliméricas foram obtidas por polimerização química (concentração de

iniciador de 1% m/V) e por polimerização induzida por radiação gama (débito de dose de

3,8 kGy⋅h-1). Ambos os conjuntos de amostras de Quitosano-g-poli(HEMA) foram obtidos a

partir de uma concentração inicial de monómero de 10 % V/V.

O procedimento microbiológico realizado pretendeu assegurar que os grânulos

constituintes das amostras ficassem completamente submersos e rodeados de meio em toda

a sua extensão. Assim, prepararam-se placas de Petri com um reduzido volume de TSA

esterilizado no estado líquido, o qual foi deixado solidificar. De seguida, a cada placa foi


37

adicionada uma quantidade da amostra seleccionada e, por fim, completou-se o volume

adicionando mais meio líquido. Depois de o meio se encontrar completamente solidificado,

as placas com as amostras foram incubadas a 30 ºC durante 5 dias em atmosfera aeróbia.

2.1-8 Outras técnicas

A Ressonância Magnética Nuclear de protão (1H RMN) tem sido referida como um bom

método para a caracterização de polímeros [8].

No presente caso pretendia-se caracterizar o líquido sobrenadante das reacções de

copolimerização de modo a quantificar a presença de HEMA sob a forma de homopolímero

após exposição à radiação γ. Para isso isolou-se por filtração o líquido sobrenadante das

amostras irradiadas e evaporou-se a 60 ºC para remover o solvente. A amostra residual foi

dissolvida em metanol deuterado.

Para completar a caracterização das amostras copoliméricas sob a forma de grânulos

tentou-se ainda determinar o peso molecular das cadeias enxertadas no sistema

Quitosano/HEMA. Para isso tentou-se à espectrometria de massa tendo-se recorrido à

técnica de MALDI (Matrix Assisted Laser Desorption/Ionization) para ionização da

amostra.

RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO

39

2.2 RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÃO

2.2-1 Modificação química do quitosano em meio heterogéneo

As modificações químicas realizadas tiveram por objectivo a introdução de novos

grupos funcionais na estrutura do quitosano por forma a permitir eventuais alterações na sua

solubilidade e, consequentemente, facilitar a sua manipulação. No entanro, ambos os

procedimentos realizados, reacção com anidrido maleico e reacção com fenilisocianato

(descritos anteriormente na secção 2.1-2), revelaram-se inconclusivos quanto a este

objectivo.

A modificação do quitosano por reacção com anidrido maleico conduziu à obtenção de

grânulos que, depois de secos, mantiveram a ligeira coloração amarela adquirida durante a

reacção. Contudo, devido à dificuldade em se obter espectros com boas características de

resolução, a análise por FTIR das partículas mostrou-se inconclusiva relativamente à

introdução de ligações duplas na estrutra do quitosano (os grânulos obtidos revelaram-se

extremamente rígidos o que terá dificultado uma adequada homogeneização com o KBr).

Relativamente à reacção com fenilisocianato, a adição de todos os reagentes deu origem

a uma mistura heterógenea incolor que com o decorrer da reacção passou a apresentar uma

coloração alaranjada. Terminado o tempo de reacção os grânulos obtidos foram filtrados,

tendo-se verificado ainda a sua insolubilidade em acetona.

Tal como aconteceu no processo de derivatização, a utilização da técnica de FTIR para

caracterizar os grânulos resultantes da reacção com fenilisocianato, através da presença de

picos característicos do grupo vinílico e de picos característicos do anel benzénico

proveniente do fenilisocianato, mostrou-se inconclusiva.


40

Em consequência dos resultados pouco esclarecedores obtidos com o quitosano em meio

heterogéneo, quer no que diz respeito ao comportamento do polímero em reacções

características de grupos funcionais específicos supostamente introduzidos na sua estrutura,

quer no que diz respeito à sua análise por espectroscopia de FTIR, optou-se por abandonar a

modificação química em tais condições e explorar outras vias de trabalho.


41

2.2-2 Copolimerização de enxerto de ácido acrílico em quitosano

Um dos procedimentos efectuados no decurso deste trabalho foi a modificação de

quitosano em meio heterogéneo com ácido acrílico (AAc), por copolimerização de enxerto

induzida por radiação gama.

Na tentativa de melhor compreender o sistema em estudo e, consequentemente,

identificar as condições experimentais de copolimerização que melhor adequam as amostras

ao fim pretendido, começou-se por estudar a influência da concentração de monómero e da

dose de radiação absorvida nas propriedades fisico-químicas dos materiais obtidos.

2.2-2.1 Efeito da concentração de monómero e da dose de radiação γγγγ

No caso particular do sistema reaccional Quitosano/AAc em meio heterogéneo, as

condições experimentais, em termos de concentração inicial da solução de ácido acrílico e

em termos de dose total recebida, revelaram-se de particular importância.

Os resultados obtidos mostram que para soluções de concentração em AAc superiores a

0,5% V/V e para doses absorvidas superiores a 5 kGy, ocorre gelificação da solução de

monómero. Este facto, que impossibilita a determinação do rendimento de enxerto

(impossibilita a difusão do monómero através da solução e promove o aprisionamento dos

grânulos) impede, consequentemente, a obtenção de curvas “rendimento de enxerto vs

tempo” com um perfil cinético bem definido.

A sistematização dos resultados referentes à variação do rendimento de enxerto em

função da concentração de monómero (AAc) e em função da dose absorvida, conduziu à

representação gráfica apresentada na Figura 2.5.

Apesar das dificuldades encontradas verifica-se que, dentro dos intervalos de valores

atrás referidos (concentração de AAc e dose absorvida), para a mesma concentração inicial

de monómero, o rendimento de enxerto aumenta com a dose de radiação γ absorvida. No

entanto, a diferença entre os valores de rendimento de enxerto registados para as diferentes

doses absorvidas, diminui com o aumento da concentração inicial de AAc (4,99; 2,06 e 0,01

respectivamente para concentrações iniciais de 0,1; 0,3 e 0,5%V/V). Estes resultados

sugerem que, quando em presença de uma maior quantidade inicial de AAc, i.e., em

presença de uma maior quantidade inicial de monómero disponível para reacção, a dose de

radiação γ absorvida promoverá não só a polimerização/reticulação do sistema reaccional,


42

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

[Ác. Acrílico] (% V/V )

Ren

dim

ento

de

en

xert

o (

%)

1kGy 5kGy

Figura 2.5: Influência da dose de radiação absorvida e da concentração de monómero no

rendimento de enxerto do sistema reaccional Quitosano/AAc (DD= 0,9 kGy⋅h-1

).

como também um eventual aprisionamento de algumas unidades monoméricas na malha

copolimérica em formação.

Paralelamente, e no que diz respeito à influência da concentração inicial de AAc,

observa-se que para o mesmo valor de dose absorvida, um aumento da concentração de

monómero se traduz por um aumento do rendimento de enxerto da amostra.

Relativamente aos valores observados para os ensaios em branco (sem adição de

monómero), embora não correspondam a uma reacção de enxerto, traduzem o

comportamento degradativo predominante do polissacarídeo quando exposto à radiação

ionizante. Os valores apresentados resultaram do tratamento de dados obtidos em condições

experimentais idênticas às de obtenção das amostras copoliméricas, com a excepção de a

solução aquosa de ácido acrílico ter sido substituida apenas por àgua, de acordo com relação

análoga à da determinação do rendimento de enxerto:

Rendimento da reacção (%) = 100)(

)()(∗

−

inicial

inicilalfinal

polímerom

polímerompolímerom (2.2)

O comportamento degradativo atrás referido, que no presente caso se traduziu pela

diminiução da massa de quitosano após exposição à radiação, resulta da diminuição do peso

molecular do polímero e da formação de pequenos fragmentos causada pela predominância

de processos de cisão das cadeias poliméricas [9-11]. Verifica-se contudo que,

[Ác. Acrílico]i (% V/V)

Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

DD=0,9 kGy⋅h-1


43

contrariamente ao que se poderia pensar, no caso da amostra exposta à maior dose de

radiação em estudo, 5 kGy, o decréscimo de massa não é tão acentuado como o observado

para a amostra exposta apenas a 1 kGy. Este facto será devido, provavelmente, à ocorrência

simultanêa de um maior número de processos de reticulação entre algumas das cadeias

fragmentadas, apesar de se manter a predominância da clivagem da cadeia principal.

2.2-2.2 Análise térmica - Calorimetria diferencial de varrimento

A análise térmica por calorimetria diferencial de varrimento (DSC) conduziu à obtenção

de termogramas com pico endotérmico coadunável com a temperatura de fusão das várias

amostras estudadas como ilustrado, por exemplo, nas Figura 2.6 e Figura 2.7.

A análise dos termogramas obtidos permitiu determinar não só a temperatura de fusão

(Tf) da amostra em estudo, como também a entalpia associada à modificação ocorrida,

designada por entalpia de fusão (∆Hf), por determinação da área de cada pico após

subtracção de uma linha de base adequada. Esta entalpia está relacionada com a energia

necessária para quebrar as ligações intermoleculares e, deste modo, pode ser usada como

uma medida da cristalinidade do material. Assim, cadeias poliméricas mais ordenadas

possuem ligações intermoleculares mais fortes e, consequentemente, maiores entalpias de

fusão.

Figura 2.6: Termograma de DSC de quitosano não modificado (500 µm <φ < 800 µm).

Temperatura (ºC)

400 300 100 0 500 200 -2,0

-1,0

0,0

1,5

1,0

Flu

xo d

e c

alo

r (W

/g)

0,5

-0,5

199,91 ºC

179,69 ºC

73,00 J/g

Endotérmico


44

Figura 2.7: Termograma de DSC da amostra copolimérica Quitosano-g-pAAc com 0,3% de

enxerto ([AAc]i=0,1% V/V; Dabs=1 kGy; DD=0,9 kGy⋅h-1

).

Para uma melhor interpretação dos dados obtidos, procedeu-se à representação gráfica

dos valores de Tf e ∆Hf em função da concentração inicial de monómero e em função da

dose de radiação absorvida. Os resultados encontram-se sistematizados na Figura 2.8 e na

Figura 2.9, respectivamente.

Da observação da Figura 2.8 verifica-se que, para o mesmo valor de dose absorvida

(neste caso 1 kGy), a introdução de uma pequena quantidade de AAc no sistema reaccional

começa por provocar uma diminuição da Tf e um aumento da ∆Hf do copolímero obtido,

relativamente à temperatura e entalpia de fusão da matriz polimérica. Posteriormente, o

aumento da concentração de AAc, a que corresponde um aumento do rendimento de

enxerto, conduz a um aumento da Tf, até um valor ligeiramente acima do observado para o

quitosano, surgindo associado a uma redução da ∆Hf.

Assim, os resultados obtidos sugerem que o enxerto de uma pequena quantidade de

poli(AAc) na matriz polimérica de quitosano origina o aparecimento de algumas zonas mais

ordenadas, que se manifesta pelo aumento da ∆Hf em relação ao observado apenas para

quitosano irradiado em condições idênticas. No entanto, com o aumento da concentração de

AAc disponível no início da reacção, a absorção de radiação γ acaba por conduzir a maiores

rendimentos de enxerto com possibilidade de um maior número de reticulações, o que se

traduz por um aumento da Tf dos copolímeros obtidos até um valor ligeiramente

acima (185,5 ºC) do observado para o polímero base mesmo não irradiado (179,7 ºC).

Temperatura (ºC)

400 300 100 0 500 200

130,37 ºC

94,87 ºC

159,60 J/g

Endotérmico -2,0

-1,0

0,0

2,0

1,0 F

luxo d

e c

alo

r (W

/g)

Endotérmico 130,37 ºC

94,87 ºC

159,60 J/g


45

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

[Ác. Acrílico] (% V/V )

Tf (

ºC

)

0

25

50

75

100

125

150

175

200

∆

∆

∆

∆ H

f (

J.g

-1 )

Figura 2.8: Variação da temperatura de fusão (Tf - ��) e da entalpia de fusão (∆Hf - ��) com a

concentração de ácido acrílico em amostras granulosas de copolímero Quitosano-g-pAAc.

0

25

50

75

100

125

150

175

200

0 1 2 3 4 5 6

Dose absorvida (kGy)

Tf (

ºC

)

0

25

50

75

100

125

150

175

200

∆

∆

∆

∆ H

f (

J.g

-1)

Figura 2.9: Variação da temperatura de fusão (Tf - ��) e da entalpia de fusão (∆Hf - ��) com a

dose de radiação γ em amostras granulosas de Quitosano-g-pAAc preparadas a partir de

[AAc]i=0,1% V/V (DD= 0,9 kGy⋅h-1

).

Paralelamente, o aumento do rendimento de enxerto sobre o quitosano conduz a

estruturas mais desordenadas que a estrutura inicial do quitosano motivo pelo qual se

observa uma diminuição das entalpias de fusão destes copolímeros com o aumento da

concentração inicial de monómero.

1 kGy

0,1% AAc


46

Relativamente à variação da temperatura de fusão e respectiva entalpia em função da

dose absorvida (Figura 2.9), verifica-se que os sistemas estudados apresentam um

comportamento análogo ao descrito anteriormente. Ou seja, um aumento da dose de

radiação γ absorvida pelo sistema reaccional Quitosano/AAc conduz a um aumento do

rendimento de enxerto devido ao maior número de radicais livres formados e consequente

polimerização do AAc. Deste modo, apesar do comportamento degradativo do quitosano

quando exposto isoladamente à radiação ionizante, o enxerto crescente sobre a matriz passa

a funcionar como um escudo protector da mesma, de que resulta um aumento da

temperatura de fusão acompanhado pela diminuição da entalpia específica do novo material,

devido à perda de organização molecular.

2.2-2.3 Espectroscopia de infravermelho

Alguns dos resultados obtidos pela técnica de infravermelho com transformada de

Fourier (FTIR) encontram-se resumidos na Figura 2.10. A figura mostra os espectros de

FTIR de amostras de quitosano antes e após a reacção de copolimerização de enxetro por

irradiação gama com ácido acrílico, nas condições experimentais em que se observou um

maior rendimento de enxerto ([AAc]i=0,5% V/V; Dabs=5 kGy).

Figura 2.10: Espectro de FTIR de quitosano não irradiado e da amostra copolimérica

Quitosano-g-pAAc com 6,1% de enxerto ([AAc]i=0,5% V/V; Dabs=5 kGy).

Quitosano

Quitosano-g-pAAc

Comprimento de onda (cm-1

)

4000 3000 2000 1000

T (%)


47

Ambos os espectros apresentam bandas idênticas que correspondem às frequências de

vibração características dos grupos atómicos constituintes do quitosano. O aparecimento ou

desaparecimento de novas bandas indica a ocorrência de modificações estruturais

resultantes da introdução de novos grupos devido à reacção de enxerto.

No espectro de quitosano pode-se observar uma forte banda de absorção a 3422 cm-1

devido à deformação axial dos grupos O–H e N–H e ao elongamento das ligações

intermoleculares de hidrogénio. Exibe ainda uma banda característica na região dos

1150-980 cm-1 devido ao elongamento C–O–C da ligação glicosídica.

Comparativamente, o espectro de Quitosano-g-pAAc na região dos 3500-2940 cm-1

apresenta uma banda bastante larga característica dos poli(ácidos acrílicos) que poderá ser

devida ao elongamento do hidrogénio intermolecular ligado ao grupo carboxílico. O

espectro da amostra copolimérica regista ainda picos a 1600-1540 cm-1 e perto dos

1400 cm-1, indicadores da presença do grupo não protonado –COO- (modos de estiramento

anti-simétrico e simétrico) [7]. Estes resultados permitem confirmar a ocorrência de enxerto

de poli(ácido acrílico) sobre o quitosano, sugerindo ainda que o grupo carboxílico poderá

estar parcialmente dissociado sob a forma do anião –COO-.

No que diz respeito ao sistema reaccional Quitosano/Ácido Acrílico, as dificuldades

sentidas na obtenção de amostras copoliméricas por irradiação gama (devido à gelificação

do AAc para doses e concentrações relativamente baixas), constituem não só um entrave à

melhor compreensão dos mecanismos envolvidos, como também impossibilitam que se

possa falar em condições experimentais óptimas relativas ao processo (heterogéneo) de

copolimerização. Estas dificuldades levaram a que se optasse por outro sistema reaccional

de base quitosano, que se passa a apresentar na secção seguinte.


48

2.2-3 Copolimerização de enxerto de metacrilato de 2-hidroxietilo em

quitosano

O trabalho experimental desenvolvido com o sistema reaccional Quitosano/HEMA em

meio heterogéneo, permitiu a obtenção de amostras copoliméricas sob a forma de grânulos

por aplicação de diferentes métodos.

Os resultados obtidos, tanto em termos de rendimento de enxerto como em termos de

caracterização físico-química das amostras atrás referidas, encontram-se sistematizados ao

longo da presente secção.

É de salientar ainda que, por forma a averiguar e a assegurar a reprodutibilidade desses

mesmos resultados, nas representações relativas ao rendimento de enxerto, cada valor

representado graficamente traduz a média de três ensaios efectuados independentemente.

Notar também que a barra de erro associada a cada ponto corresponde ao desvio padrão

obtido para cada tempo de reacção. A única excepção diz respeito à foto-polimerização,

onde apenas foi realizado um ensaio para cada tempo de reacção.

2.2-3.1 Efeito do método de copolimerização

As cinéticas de copolimerização de enxerto relativas ao sistema reaccional

Quitosano/HEMA (com [HEMA]i=10% V/V) obtidas pelos diferentes métodos já descritos,

encontram-se representadas na Figura 2.11. Os dados dizem respeito a uma concentração de

iniciador químico de 1% m/V na copolimerização química, uma concentração de foto-

-activador de 10% m/m na reacção foto-induzida e a um débito de dose de 7,4 kGy⋅h-1 para a

polimerização induzida por radiação gama.

Da observação da referida figura verifica-se que o sistema modificado por exposição à

radiação gama, apresenta valores de enxerto significativamente superiores aos obtidos por

exposição à radiação UV e por via química (para as mesmas condições de concentração de

HEMA e tempo de reacção). De salientar no entanto que, apesar da grande diferença

observada entre o rendimento de enxerto obtido com a polimerização química e o obtido

com a polimerização induzida por radiação γ, os valores da concentração de iniciador

químico e do débito de dose aqui representados, foram seleccionados de modo a minimizar

essa diferença (i.e., foi escolhida a concentração de iniciador químico que conduziu a


49

melhores rendimentos de enxerto na polimerização química, e o débito de dose que

conduziu a rendimentos de enxerto mais baixos na polimerização induzida por radiação γ).

0

20

40

60

80

100

0 2 4 6 8Tempo de reacção (h)

Ren

dim

ento

de

En

xert

o

(%)

Polim. Química Rad. UV Rad. Gama

Figura 2.11: Variação do rendimento de enxerto com o tempo de reacção para diferentes

métodos de polimerização (iniciador químico (1% m/V), foto-iniciador (10% m/m) com UV e

radiação γ (DD=7,4 kGy⋅h-1

)); [HEMA]i=10% V/V.

Observa-se ainda que, para os vários métodos analisados, o rendimento de enxerto

aumenta com o tempo de reacção até um valor máximo a partir do qual se atinge um

patamar. No caso da polimerização química este foi atingido após 2 horas de reacção, na

polimerização foto-induzida após 4 horas e na polimerização induzida por radiação gama, o

patamar foi atingido após 3 horas de reacção.

Como já anteriormente mencionado, todos os três métodos de copolimerização

utilizados, são métodos de polimerização radicalar. Estes métodos envolvem a formação de

radicais e centros activos na matriz polimérica, que se tornam os pontos de iniciação das

cadeias laterais de monómero [6, 12, 13].

No entanto, quando se utiliza a radiação gama como fonte de iniciação do processo de

copolimerização de enxerto, a energia depositada por unidade de tempo é muito superior à

dos restantes métodos mencionados. Para além disso, e devido à natureza da própria

radiação gama, o seu poder de penetração é também muito superior. Deste modo consegue-

-se obter uma activação uniforme do sistema, que se traduz por maiores rendimentos de

Tempo de reacção (h)

Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

[HEMA]i=10% V/V


50

enxerto mesmo a temperaturas mais baixas, constituindo assim uma vantagem relativamente

aos outros métodos.

A partir dos resultados obtidos na Figura 2.11, determinou-se a variação da velocidade

média da reacção de copolimerização de enxerto de HEMA sobre o quitosano, por

polimerização por via química e por polimerização induzida por radiação gama. Para isso,

em vez de se utilizar o rendimento de enxerto traduzido em percentagem, considerou-se o

rendimento de enxerto traduzido em número de moles de monómero enxertado por unidade

de volume do sistema reaccional, de acordo com a expressão:

Rendimento de enxerto (mol HEMAenxertado⋅dm-3

) = 1000∗+ xV

HEMAmol

monómerodesolução

enxertado (2.3)

onde x é o volume de quitosano utilizado em cada ensaio (calculado a partir da massa

utilizada e da densidade do quitosano determinada experimentalmente, 0,225 g⋅cm-3). Esta

aproximação supõe contudo que os volumes de quitosano, solvente e HEMA podem ser

tratados aditivamente [14].

A velocidade média da reacção no intervalo de tempo [a, b], foi então calculada de

acordo com a relação 2.4, encontrando-se os resultados obtidos apresentados na Figura 2.12.

[ ]ab

aenxertobenxertoreacçãodamédiaVelocidade ba

−

−=

)()(, (2.4)

y = 0,0769x-1,2894

R2 = 0,9415

y = 0,0046x-0,8796

R2 = 0,9467

-0,05

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0 1 2 3 4 5 6


Vel

oci

dad

e m

édia

(m

ol.d

m-3

.h-1

)

Polim. quím. Rad. Gama

Figura 2.12: Variação da velocidade média da copolimerização de enxerto de HEMA em

quitosano induzida por radiação γ, e por polimerização química (DD=7,4 kGy⋅h-1

, iniciador

químico 1% m/V; [HEMA]i=10% V/V).


Vel

oci

dad

e m

édia

(m

ol ⋅⋅ ⋅⋅ d

m-3

⋅⋅ ⋅⋅ h-1

)


51

A figura anterior evidencia a grande diferença existente entre as velocidades iniciais da

reacção de copolimerização do sistema reaccional Quitosano/HEMA induzida por iniciador

químico e as da reacção induzida por radiação gama.

É igualmente visível um período de indução inicial para a reacção induzida por radiação

(com velocidades baixas) após o qual ocorre um súbito aumento seguido de um rápido

decréscimo que atinge valores muito baixos a partir de 1-2 horas de reacção. Se se desprezar

os pontos iniciais correpondentes ao período de indução (também observado na Figura 2.11

e relacionado com o tempo que as espécies demoram a ser activadas e sua acessibilidade),

os pontos experimentais são facilmente ajustados através de uma função do tipo bxay ∗=

(r2=0,94; 289,10769,0 −∗= reacçãodetempomédiavelocidade ). Esta ordem de magnitude

é consistente com o tempo necessário para se atingir o patamar (vd. Figura 2.11). Já o

aparecimento de um valor de velocidade negativa tem a ver com a forma como a mesma foi

calculada ( ) ( )( )1212 ttEnxertoEnxerto −− .

Nas secções seguintes analisar-se-á em maior detalhe os resultados obtidos pelos vários

métodos de copolimerização.

2.2-3.2 Copolimerização por via química - Efeito da concentração do

iniciador químico

Para avaliar o efeito da concentração de iniciador químico no rendimento de enxerto da

reacção de copolimerização, foram utlizadas três concentrações de nitrato de cério e amónio

(IV): 0,05%, 0,25% e 1% m/V, para uma concentração inicial de HEMA de 10% V/V.

Os resultados obtidos (vd. Figura 2.13) mostram que não existe grande diferença no

comportamento das cinéticas de rendimento de enxerto com a concentração de iniciador.

Verifica-se ainda que o valor máximo de enxerto varia entre 16 e 20%. Assim, para a gama

de valores analisada não se encontra uma relação clara entre o rendimento de enxerto e a

concentração de iniciador químico.

O ião cérico (Ce4+) é um iniciador redox forte capaz oxidar o quitosano, com a

consequente formação de um radical livre no anel de piranose [12]. Assim, seria de esperar


52

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4 5

Tempo de reacção(h)

Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

0,05% m/V 0,25% m/V 1% m/V

Figura 2.13: Variação do rendimento de enxerto com o tempo de reacção para diferentes

concentrações de iniciador químico ([HEMA]i=10% V/V; n=3).

que um aumento da concentração de iões Ce4+ criasse mais centros activos no sistema em

estudo. Contudo, uma maior quantidade de Ce4+ pode também promover o aumento da

reacção de homopolimerização. Deste modo, para melhor compreender o comportamento da

reacção de enxerto de HEMA na base polimérica de quitosano recorrendo à iniciação

química e determinar uma eventual concentração óptima de Ce 4+, seria necessário mais

estudos. No entanto, como o método de copolimerização por via química não foi o que

apresentou melhores rendimentos de enxerto, optou-se por não dar seguimento à realização

de estudos complementares para este método, tendo sido dada então particular atenção à

copolimerização induzida por radiação gama.

2.2-3.3 Copolimerização induzida por radiação γ - Efeito da concentração

inicial de monómero

O efeito da concentração de monómero no rendimento de enxerto foi avaliado para a

reacção de copolimerização de HEMA em quitosano induzida por radiação γ, com as três

concentrações de monómero já anteriormente mencionadas (5, 10 e 15% V/V). Este estudo

foi realizado de forma independente para dois débitos de dose (3,8 kGy⋅h-1 e 7,4 kGy⋅h-1) e


Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

[HEMA]i=10% V/V


53

os resultados obtidos encontram-se representados graficamente na Figura 2.14 e na Figura

2.15.

0

40

80

120

160

0 1 2 3 4 5 6

Ren

dim

ento

de

enxe

rto

((%

)

Figura 2.14: Efeito da concentração inicial de monómero na reacção de enxerto de HEMA

em quitosano induzida por radiação γ. As duas escalas (tempo e dose) são apresentadas por

forma a mostrar a equivalência entre as duas grandezas quando o débito de dose é mantido

constante (DD=7,4 kGy⋅h-1

; número de ensaios, n=3).

0

50

100

150

200

250

0 2 4 6 8 10 12


Ren

dim

ento

En

xert

o /

%

HEMA 5% V/V HEMA 10% V/V HEMA 15% V/V

Figura 2.15: Efeito da concentração inicial de monómero na reacção de enxerto de HEMA

em quitosano induzida por radiação γ (DD= 3,8 kGy⋅h-1

; n=3).



Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

0 10 20 30 40 50



Tempo de irradiação (h)

Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

0 10 20 30 40 50


DD= 3,8 kGy⋅h-1

DD= 7,4 kGy⋅h-1


54

Os resultados apresentados mostram que de forma geral, para um valor de débito de

dose constante, o rendimento de enxerto aumenta com a concentração inicial de monómero.

Porém, para a gama de valores analisados, os resultados referentes ao débito de dose mais

elevado, 7,4 kGy⋅h-1, são os que evidenciam um comportamento mais acentuado nesse

sentido. Relativamente à diferença de percentagens de enxerto observada entre os dois

débitos de dose, esta será oportunamente discutida na secção 2.2-3.4.

Uma forma de avaliar esta situação pode ser através da análise dos valores da eficiência

de enxerto das reacções de copolimerização, que está relacionada com a concentração inicial

de monómero de acordo com a relação:

100)(

)((%) ∗=

inicial

enxertado

monómerom

monómeromenxertodeEficiência (2.5)

No caso particular do sistema reaccional Quitosano/HEMA em estudo, os valores de

eficiência de enxerto quando sujeito a diferentes débitos de dose, encontram-se resumidos

na Tabela 2.2. Os valores apresentados correspondem ao valor médio dos três últimos

pontos do estado estacionário observado para cada concentração e débito de dose.

Tabela 2.2: Eficiência de enxerto do sistema reaccional Quitosano/HEMA quando sujeito a

diferentes débitos de dose, partindo de diferentes valores de concentração de monómero.

Eficiência de enxerto Débito de dose

[HEMA]i =5% (V/V) [HEMA]i =10% (V/V) [HEMA]i =15% (V/V)

3,8 kGy⋅h-1 47% 45% 30%

7,4 kGy⋅h-1 38% 23% 21%

Os valores obtidos mostram que a eficiência de enxerto diminui com o aumento da

concentração de monómero, e com o aumento do débito de dose. Estes resultados sugerem

assim a formação de uma maior quantidade de homopolímero e/ou maior quantidade de

monómero por reagir em tais condições. No entanto, embora não se tenha quantificado

nenhuma destas espécies remanescentes em solução, foi possível determinar

qualitativamente a maior ou menor formação de homopolímero através de duas técnicas:


55

i) por FTIR – a Figura 2.16 mostra dois espectros de FTIR de soluções sobrenadantes

após irradiação do sistema reaccional Quitosano/HEMA, nos quais é visível o aparecimento

e contínuo aumento de um pico perto de 1740 cm-1 (devido ao elongamento da ligação

C=O), característico dos ésteres e polímeros acrílicos, com o aumento da concentração

inicial de monómero e de débito de dose;

ii) por adição de água a uma pequena quantidade da “solução sobrenadante” após

irradiação – a adição de água fria a soluções de poli(HEMA) em metanol provoca a rápida

precipitação deste homopolímero insolúvel em água, facilmente identificável devido ao

aparecimento de turbidez branca mais ou menos intensa, consoante a maior ou menor

quantidade de poli(HEMA) em solução.

A informação obtida em ambas as técnicas mostrou que a presença de homopolímero foi

sobretudo maior no sistema com maior concentração de monómero, e que aumentou com a

dose absorvida e com o débito de dose. Mais, estes dados encontram-se de acordo com os

resultados obtidos e com a informação disponível na literatura [14].

4400,0 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400,0cm-1

%T

Figura 2.16: Espectro de FTIR do solvente metanol, do homopolímero (pHEMA) e de duas

soluções sobrenadantes obtidas após irradiação do sistema Quitosano/HEMA em diferentes

condições experimentais ([HEMA]i=5% V/V ⇒ 0,8 kGy⋅h-1

; [HEMA]i=15% V/V ⇒ 8 kGy⋅h-1

).

Ainda na Figura 2.14 e Figura 2.15, a observação de um patamar a partir de determinado

tempo de irradiação para as três concentrações de HEMA pode também ser explicado em

Metanol

poli(HEMA)

[HEMA]i=5% V/V

[HEMA]i=15% V/V

4000 2800 1800

1000 400


)

T (%)


56

termos de difusão, i.e., o poli(HEMA) formado sobre o quitosano pode, a partir de certo

rendimento, impedir a difusão do próprio monómero evitando assim que a reacção de

copolimerização de enxerto prossiga. Uma outra explicação para a ocorrência de um

patamar poderá estar relacionada com o esgotamento de monómero disponível para enxerto,

por se encontrar na sua totalidade já enxertado ou então sob a forma de homopolímero. Para

confirmação destas possibilidades teria sido necessário quantificar rigorosamente

monómero e homopolímero em cada reacção.

Também nestas figuras, para a concentração de HEMA mais elevada ([HEMA]i=15%

V/V), a partir das 6 horas de reacção para o débito de 7,4 kGy⋅h-1 e a partir das 8 horas de

reacção para o débito de 3,8 kGy⋅h-1, é possível observar um aumento relativamente

acentuado do rendimento de enxerto, em fases onde tal já não seria esperado. Estas

observações parecem estar de acordo com as registadas sob o efeito de Trommsdorff-

-Norrish que se caracteriza por elevados rendimentos de enxerto, os quais são resultantes da

enxertia de longos radicais homopoliméricos devido ao aumento da viscosidade da mistura

reacional (com consequente diminuição da mobilidade dos radicais de cadeia longa) [15,

16]. Para confirmação deste efeito seria necessário submeter o sistema reaccional

Quitosano/HEMA a doses ainda mais elevadas. No entanto, como os resultados mostraram

que a concentração [HEMA]i=15% V/V é a mais desfavorável em termos de eficiência de

enxerto, optou-se por não dar continuidade aos trabalhos com esta concentração inicial de

monómero.

2.2-3.4 Copolimerização induzida por radiação γ - Efeito do débito de dose

Relativamente ao sistema reaccional Quitosano/HEMA em meio heterogéneo, para as

três concentrações iniciais de monómero em estudo (5%, 10% e 15% V/V), foi possível

avaliar o seu comportamento quando exposto a diferentes débitos de dose de radiação gama

(3,8 e 7,4 kGy⋅h-1). A Figura 2.17 evidencia a diferença observada em termos de massa,

quando amostras idênticas são preparadas e irradiadas em igual período de tempo sob

diferentes débitos de dose. A diferença de massa visível a olho nu

após irradiação, traduz a maior ou menor quantidade de enxerto ocorrida.

Figura 2.17: Amostras idênticas (igual massa de quitosano e [HEMA]i=15%

V/V) irradiadas por igual período de tempo sob diferentes débitos de dose:

(A) 3,8 kGy⋅h-1

; (B) 7,4 kGy⋅h-1

.

(A) (B)


57

Nas figuras seguintes encontra-se representada graficamente a variação do rendimento

de enxerto em função da dose absorvida, e verifica-se que todas as composições em

Quitosano/HEMA apresentam um comportamento idêntico com a variação do débito de

dose, embora menos pronunciado para a concentração inicial de HEMA mais elevada.

0

40

80

120

160

200

0 10 20 30 40 50


Ren

dim

ento

En

xert

o (

%)

DD= 3,8 kGy/h DD= 7,4 kGy/h

Figura 2. 18: Variação do rendimento de enxerto para diferentes débitos de dose: (A) com a

dose de radiação γ absorvida; (B) com o tempo de exposição à radiação γ. Em ambos os

casos [HEMA]i=10% V/V (n=3).

De acordo com os dados apresentados na secção anterior, o sistema reaccional com

concentração inicial de HEMA de 10% V/V é o que apresenta uma melhor relação em

termos de rendimento e eficiência de enxerto. Assim, apenas para esse caso é apresentada

paralelamente a variação do rendimento de enxerto em função da dose de radiação γ

0

40

80

120

160

200

0 2 4 6 8 10 12 14


Ren

dim

ento

En

xert

o (

%)

3,8 kGy/h 7,4 kGy/h

[HEMA]i=10% V/V

(A)

(B)



Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

) R

end

imen

to d

e en

xert

o

(%)


58

absorvida e em função do tempo de reacção (Figura 2. 18 (A) e (B), respectivamente), para

os dois débitos de dose estudados.

0

25

50

75

100

0 10 20 30 40 50


Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

3,8 kGy/h 7,4 kGy/h

Figura 2.19: Variação do rendimento de enxerto para diferentes débitos de dose com a dose

de radiação γ absorvida; [HEMA]i=5% V/V (n=3).

0

40

80

120

160

200

0 10 20 30 40 50


Rendim

ento

de e

nxert

o (%

)

3,8 kGy/h 7,4 kGy/h

Figura 2.20: Variação do rendimento de enxerto para diferentes débitos de dose com a dose

de radiação γ absorvida; [HEMA]i=15% V/V (n=3).

Os resultados mostram que, para o mesmo valor de dose absorvida o sistema reaccional

Quitosano/HEMA exposto ao maior débito de dose (7,4 kGy⋅h-1), i.e., exposto a um campo

de radiação γ mais intenso (absorvendo assim maior quantidade de energia por unidade de


Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)


Ren

dim

ento

de

enxe

rto

(%

)

[HEMA]i=5% V/V

[HEMA]i=15% V/V


59

tempo), é o que apresenta o menor valor de enxerto. Este comportamento é igualmente

observado quando a variação do rendimento de enxerto é representada em função do tempo

de exposição à radiação, embora seja menos acentuado para tempos até 1 hora de irradiação.

O comportamento observado para o débito de dose mais alto (7,4 kGy⋅h-1), pode ser

justificado se se atender não só à maior densidade de radicais formados que favorece a

recombinação e consequente terminação em vez da reacção de enxerto [17], como também

às propriedades físico-químicas do quitosano (e do HEMA) quando sujeitos à acção de

radiação ionizante, nomeadamente radiação gama.

Enquanto que o quitosano é um polímero do tipo degradativo, i.e., é um polímero que

quando exposto à radiação ionizante sofre preferencialmente cisão das suas cadeias

poliméricas (por quebra da ligação glicosídica entre o C1 e C4 [18]), em detrimento do

estabelecimento de ligações para

formar uma malha reticulada [11], o

HEMA é um monómero muito reactivo

que forma com facilidade poli(HEMA)

quando irradiado.

No sistema estudado o suporte

polimérico, quitosano, foi irradiado na

presença do monómero HEMA.

Figura 2.21: Estrutura de quitosano

desacetilado.

degradação do quitosano poderá ser menor e que paralelamente, o HEMA e/ou o

poli(HEMA) formado sobre o quitosano poderá funcionar como escudo protector da matriz

polimérica, conduzindo a rendimentos de enxerto mais elevados.

De acordo com Kiatkamjornwong et al e Dessouki et al [15, 17], o débito de dose

afectará não só o rendimento da reaccção de copolimerização mas também o comprimento

das cadeias enxertadas (visto tratar-se de um parâmetro determinante na velocidade de

iniciação da polimerização), no entanto, os resultados obtidos não permitiram tirar qualquer

tipo de conclusões nesse sentido.

Para além dos dados já apresentados, os resultados experimentais obtidos nos ensaios

em branco (vd. Figura 2.22) parecem estar de acordo com Ulanski e Rosiak [11].

O comportamento verificado

sugere assim que, para débitos de

dose mais baixos, a extensão de


60

-6

-4

-2

0

2

4

0 2 4 6 8 10


Rendim

ento

de e

nxert

o (%

)

3,8 kGy/h 7,4 kGy/h

Figura 2.22: Variação da perda de massa de quitosano em função do tempo de exposição à

radiação γ, para diferentes débitos de dose (n=3).

Os resultados evidenciam o carácter degradativo do quitosano quando exposto à

radiação γ, verificando-se uma redução de massa de quitosano mais ou menos contínua com

o tempo de irradiação (ou dose absorvida). Esta redução de massa foi mais acentuada para o

débito de dose mais elevado, tendo-se verificado um máximo de perda de massa de

aproximadamente 2% e 5% para os débitos de dose de 3,8 kGy⋅h-1 e 7,4 kGy⋅h-1,

respectivamente, após 4 horas de irradiação. De referir ainda que, apesar da variabilidade

entre tempos ser elevada, para cada tempo de irradiação a barra de erro é pequena.

2.2-3.5 Testes de solubilidade

A solubilidade do quitosano, poli(HEMA) e alguns copolímeros com rendimentos de

enxerto determinados foi avaliada em vários solventes. Na Figura 2.23 é possível observar o

aspecto das amostras em ácido acético 1%, encontrando-se o resumo dos dados obtidos na

Tabela 2.3.


Per

da

de

mas

sa

(%)


61

Tabela 2.3: Solubilidade do quitosano, do poli(HEMA) e de algumas amostras copoliméricas

com diferentes rendimentos de enxerto.

AMOSTRA

Copolímeros (% enxerto)

SOLVENTE Quitosano poli(HEMA)

4,6% 57,6% 178,7%

Ác. Acético 1% � � � � �

Ác. Acético 1%/Metanol (3:1)

___ ___ � � �


___ ___ � � �


___ ___ � � �

Tetra hidrofurano � ___ � � �

Ác. Fórmico (98%) � ___ ___ ___ �

Ác. Sulfúrico 70% � ___ ___ ___ �

Legenda: � - Dissolve � - Não dissolve

Devido à presença de grupos hidróxilo pendentes nas moléculas de quitosano, estas

formam entre si fortes ligações de hidrogénio pelo que este polissacarídeo é insolúvel em

água e na maioria dos solventes. A acrescentar a esta particularidade e devido ao efeito do

grupo amina, o quitosano é ainda insolúvel em soluções alcalinas. Dissolve-se contudo em

soluções acídicas e ácidos tais como ácido acético e ácido fórmico por protonação do grupo

–NH2 [19]. No entanto, os resultados apresentados indicam que a solubilidade do quitosano

fica significantemente reduzida após enxerto com HEMA. Como exemplo, pode-se

apresentar a não solubilização em ácido acético dos copolímeros com 57,6% e 178,7% de

enxerto, ao contrário do que acontece com o quitosano e com o copolímero com um baixo

rendimento de enxerto (4,6%). No entanto, para a mistura ácido acético 1%/metanol (3:1),

4,6 % 57,6 % 178,7 %

Figura 2.23: Aspecto de amostras

copoliméricas de Quitosano-g-pHEMA com

diferentes percentagens de enxerto, em

ácido acético 1%.


62

não se observou a solubilização de nenhum dos copolímeros estudados, enquanto que para a

mesma mistura mas na proporção 1:1, apenas o copolímero com 57,6% de enxerto não

solubilizou. Estes factos dever-se-ão, provavelmente, à formação de ligações inter e

intramolecular de hidrogénio entre o quitosano e o HEMA. Porém, analisando os resultados

obtidos, não é possível encontrar um padrão que permita extrapolar conclusões mais

consistentes.

2.2-3.6 Análise térmica - Termogravimetria

Para avaliar as propriedades térmicas dos polímeros em estudo, as amostras foram

caracterizadas por termogravimetria (TGA).

As curvas de perda de massa do quitosano, poli(HEMA) e de dois copolímeros com

diferentes percentagens de enxerto obtidos por irradiação gama, encontram-se representadas

na Figura 2.24.

�

� � � �

�

�

�

�

�

�

�

�

�

��

�

�

� � � � �

�

�

�

�

��

�

�

�

� � � � �

�

�

�

�

�

�

��

�

��

� ��

�

�

�

�

�

��

�

�

��

�

�

�

�

�

�

�

��

�

�

� � � � �

�

�

�

�

�

�

�

0

20

40

60

80

100

Weig

ht (%

)

0 100 200 300 400 500

Temperature (°C)

�–––––– T-PHEMA.001� – – – T-CHITOS.001�–––––– T-3-10-24.002�–– – – T-PQ-1B.001�–– ––– T-3-10-4.001�–––– – T-3-10-1.001

Universal V3.5B TA Instruments

Figura 2.24: Termogramas de TGA de quitosano, poli(HEMA) e de copolímeros com diferentes

percentagem de enxerto ([HEMA]i=10% V/V, DD=3,8 kGy⋅h-1

).

Da observação da figura anterior verifica-se que a decomposição térmica do quitosano

tem início a 255 ºC enquanto que a do poli(HEMA) começa a 195 ºC. É possível observar

Temperatura (ºC)

Massa (

%)

500 400 300 200 200 100 0

0

20

40

60

80

100

� Quitosano

� 17,6% (polim. quím.)

� 17,8% (rad. γ)

� 48,2% (rad. γ)

� 138,8 % (rad. γ)

� poli(HEMA)


63

ainda que enquanto o poli(HEMA) apresenta uma perda de massa quase completa a 500 ºC,

o quitosano perdeu apenas cerca de 50% da sua massa inicial. A degradação do quitosano

tal como a de outros polissacarídeos, é um mecanismo complexo (inclui desidratação,

desacetilação e clivagem das cadeias). No entanto, a perda de massa observada corresponde

à observada por outros autores [12, 19].

Relativamente aos copolímeros obtidos por irradiação gama, todos apresentam um ínicio

de decomposição térmica muito próximo do do quitosano. Estes resultados evidenciam, que

mesmo após a reacção de copolimerização, e mesmo com elevados valores de enxerto, os

copolímeros mantêm a estabilidade térmica característica da matriz polimérica (o

quitosano). Contudo, o perfil das curvas copoliméricas apresenta uma crescente

similiaridade com a curva do poli(HEMA) com o aumento do valor de enxerto. Estes

resultados sugerem assim que o comprimento das cadeias enxertadas cresce com o

rendimento de enxerto da reacção de copolimerização.

No que diz respeito ao copolímero obtido por iniciação química, verifica-se que

contrariamente ao que acontece com os restantes copolímeros estudados, este apresenta uma

temperatura de início de fusão mais próxima da do poli(HEMA). Este resultado contudo não

estará relacionado com a quantidade de HEMA/pHEMA enxertada sobre o quitosano, mas

antes poderá estar relacionado com o método de copolimerização em si, visto que o mesmo

decorreu a uma temperatura superior (50 ºC) o que poderá ter condicionado a estabilidade

térmica do copolímero obtido por efeito cumulativo sobre a matriz de quitosano.

2.2-3.7 Espectroscopia de infravermelho

A análise por espectroscopia de infravermelho foi baseada na identificação das bandas

de absorção relativas às vibrações dos grupos funcionais presentes nas moléculas. Os

espectros de FTIR do quitosano, poli(HEMA) e de dois copolímeros com diferentes

rendimentos de enxerto obtidos por irradiação gama, encontram-se representadas na Figura

2.25.

O aparecimento e contínuo aumento de um pico perto de 750 cm-1, característico dos

polímeros metacrílicos que exibem aqui um pico forte devido à rotação do grupo CH2, e o

aparecimento e contínuo aumento de um pico perto de 1740 cm-1 (devido ao elongamento

da ligação C=O), característico também dos polímeros metacrílicos, pode ser observado nos

espectros dos copolímeros com o aumento do enxerto. Estes resultados parecem assim


64

confirmar que o comprimento das cadeias de poli(HEMA) enxertadas, cresce com o

aumento do enxerto.

O maior número de picos observados no espectro do copolímero obtido por

copolimerização por via química está directamente relacionado com um maior número de

grupos funcionais devido aos reagentes utilizados na sua síntese. Estes serão ainda

responsáveis pelo ligeiro desvio do pico característico da rotação do grupo CH2 observado.

Figura 2.25: Espectros de FTIR de quitosano, poli(HEMA) e de copolímeros com diferentes

percentagem de enxerto ([HEMA]i=10% V/V, DD=3,8 kGy⋅h-1

).

2.2-3.8 Estudos microbiológicos

Os estudos microbiológicos realizados mostraram que, em alguns casos, dependendo das

condições de copolimerização, o enxerto de HEMA em quitosano reduz as propriedades

antimicrobiológicas naturais características do quitosano. Os resultados obtidos encontram-

-se resumidos na Tabela 2.4.


)

4000 3000 2000 1000

T (%) Quitosano

17,6% enxerto (Polim. Quim.)

48,2% enxerto (rad. γ)

138,8 % enxerto (rad. γ)

poli(HEMA)


65

Para uma melhor compreensão dos parâmetros avaliados neste estudo (presença ou

ausência de crescimento microbiológico), apresenta-se também imagens ilustrativas dos

mesmos (vd. Figura 2.26).

Os resultados obtidos mostram que, logo a partir do primeiro dia de incubação, a

amostra copolimérica obtida por via química evidencia crescimento microbiológico. Este

facto pode ser justificado se se tiver em consideração que a reacção de copolimerização

decorreu em ambiente não estéril e que, como o iniciador químico utilizado é um composto

azotado, pode servir como suplemento nutricional para alguns microorganismos.

Tabela 2.4: Resultados da incubação de amostras copoliméricas (obtidas por diferentes

métodos de copolimerização) e de quitosano, em meio de TSA a 30 ºC.

Período de incubação (dias)

Amostra

1 2 3 5

Quitosano � � � �

17,6% enxerto (1h Pol. quím.) � � � �

17,8% enxerto (0,4h rad. γ) � � � �

48,2% enxerto (0,6h rad. γ) � � � �

138,8% enxerto (6h rad. γ) � � � �

Legenda: � - Crescimento microbiológico; �- Crescimento microbiológico reduzido; � - Sem crescimento microbiológico

(A) (B)

Figura 2.26: Aspecto das placas de TSA (após incubação das amostras), com e sem

crescimento microbiológico. O aspecto translúcido das placas indica ausência de crescimento

microbiológico, enquanto que o aparecimento de centros opacos em torno dos grânulos,

evidência o crescimento de colónias de microorganismos.

� - Com crescimento microbiológico

� - Sem crescimento microbiológico


66

Já as amostras obtidas por copolimerização induzida por irradiação gama, apesar de

também terem sido preparadas em ambiente não estéril, foram sujeitas a um agente

esterilizante - a radiação γ - que, dependendo do débito de dose e tempo de exposição, pode

provocar a inactivação ou a morte de microorganismos. Assim sendo, não é de estranhar que

com o aumento de enxerto, a que corresponde um maior tempo de exposição à radiação, se

observe uma “crescente” ausência de crescimento microbiológico em meio e condições

favoráveis ao seu desenvolvimento.

Resumindo, os resultados microbiológicos obtidos permitem destacar o método de

copolimerização de enxerto (de HEMA em quitosano) induzido por radição γ como o mais

vantajoso.

2.2-3.9 Outras técnicas

A Ressonância Magnética Nuclear de protão (1H RMN) tem sido referida como um bom

método para a caracterização de polímeros [8], tendo sido utilizada para caracterizar o

líquido sobrenadante das reacções de copolimerização de modo a quantificar a quantidade

de HEMA sob a forma de homopolímero.

Os dados obtidos não se mostraram conclusivos mas sugerem que, para as irradiações do

sistema reaccional Quitosano/HEMA para o débito de dose mais elevado e com

[HEMA]i=15% V/V, há formação de homopolímero logo a partir dos primeiros tempos de

irradiação.

Tentou-se ainda utilizar a técnica de espectroscopia de massa com ionização assistida

com laser (MALDI) para quantificar o número de unidades estruturais de monómero

presentes nos copolímeros obtidos. Embora não se tenha conseguido obter resultados

conclusivos, estes parecem indicar um número relativamente baixo (até 8-10 unidades de

HEMA).

CONCLUSÕES

67

2.3 CONCLUSÕES

O trabalho desenvolvido mostrou que, apesar das dificuldades inerentes à modificação

química do quitosano em meio heterogéneo, é possível preparar novos sistemas poliméricos

de base quitosano através da técnica de copolimerização de enxerto.

Dos três métodos de copolimerização estudados (copolimerização por via química,

copolimerização induzida por radiação UV e copolimerização induzida por radiação γ),

aquele em se se utilizou radiação gama proveniente de uma fonte cobalto-60, destaca-se por

ser o que conduz a melhores rendimentos de enxerto.

Já no que diz respeito aos monómeros a enxertar, os resultados mostram a importância

de uma escolha adequada dos mesmos por forma a evitar o favorecimento da reacção de

homopolimerização, e consequente gelificação do meio reaccional (como o verificado no

sistema reaccional Quitosano/AAc).

Relativamente ao sistema reaccional heterogéneo Quitosano/AAc, os resultados

mostram um aumento do rendimento de enxerto com a concentração inicial de monómero e

com a dose absorvida. Sugerem também que as modificações introduzidas pela reacção de

enxerto promovem uma diminuição da “cristalinidade” da matriz polimérica, i.e.,

promovem o aumento de regiões mais desordenadas na estrutura molecular de quitosano.

No que diz respeito ao sistema reaccional Quitosano/HEMA, os resultados obtidos

mostram que a copolimerização de enxerto induzida por radiação gama é o método que

conduz a rendimentos de enxerto mais elevados e a amostras copoliméricas com boas

propriedades antimicrobiológicas. Mostram ainda que o sistema é sensível ao débito de dose

e à concentração de monómero e que a melhor relação entre rendimento de enxerto e

eficiência da reacção de copolimerização, é conseguida para o intervalo devalores estudado,

com o menor débito de dose de irradiação e com a concentração de monómero intermédia

(DD=3,8 kGy⋅h-1; [HEMA]i=10 % V/V).

As curvas termogravimétricas das amostras copoliméricas obtidas não indicam perda da

estabilidade térmica por copolimerização induzida por radiação γ e, juntamente com os

espectros de FTIR, sugerem que o comprimento das cadeias enxertadas cresce com o

aumento do rendimento de enxerto.

BIBLIOGRAFIA

69

2.4 BIBLIOGRAFIA

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