Design de experimento para produção de hidrogéis de quitosana

Design de experimento para produção de hidrogéis de quitosana

• Autor
• Rennan Felix da Silva Barbosa
• Co-autores
• Derval dos Santos Rosa
• Resumo

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  Hidrogéis são estruturas poliméricas tridimensionais produzidas por crosslinking, que apresentam elevada hidrofilicidade e capacidade de absorver elevados volumes de água. A capacidade de absorção de água deriva dos grupos superficiais, como grupos hidroxilas (OH), aminas (NH₂), carboxila (COOH), amida (CONH₂) e sulfona (SO₃H), podendo também ser empregados na adsorção de contaminantes. Atualmente os polissacarídeos têm atraído muita atenção no desenvolvimento de hidrogéis devido às suas propriedades como biodegradabilidade, biocompatibilidade, atoxicidade e baixo custo. Dentre esses materiais a quitosana tem chamado atenção devido a sua elevada abundância na natureza, e por sua estrutura química apresentar grupos amina que podem potencializar as propriedades de adsorção de hidrogéis de quitosana. A literatura demonstra que o emprego do glutaraldeído como agente reticulante da estrutura do hidrogel de quitosana se destaca. Porém, seu uso em excesso pode diminuir a disponibilidade grupos funcionais, reduzindo suas propriedades, além de seu caráter tóxico merecer atenção para que não seja liberado ao meio ambiente. Dessa forma, a investigação das condições de preparo de uma forma sistematizada se mostra fundamental buscando compreender a influência de parâmetros de processamento na produção de hidrogéis. O presente trabalho tem como objetivo a investigação da influência dos parâmetros de produção de hidrogéis de quitosana, utilizando a metodologia de design of experiments. Para a produção dos hidrogéis, quitosana foi previamente solubilizada em uma solução de ácido acético (2% v/v), em diferentes concentrações (1, 2 e 3% m/v). Para aumentar a capacidade de ligação entre as cadeias de quitosana, bem como aumentar a densidade das ligações cruzadas para criar ainda mais uma estrutura de hidrogel mais estável foi realizada a adição de glutaraldeído em diferentes concentrações (entre 1 e 10% m/m). O planejamento de superfície de resposta foi empregado para avaliar o efeito da proporção molar quitosana e reticulador, visando otimizar as melhores condições de preparo do hidrogel, sendo geradas 18 formulações. Após o preparo, as amostras foram lavadas em 3 ciclos para remoção de glutaraldeído não reticulado, e então submetidas aos ensaios de absorção de água e adsorção de cromo hexavalente. Foi verificado que os hidrogéis não liberaram glutaraldeído após o preparo e pela análise estatística observou-se que o modelo 2FI (two-factor interaction) é o que melhor adequa os resultados obtidos. Por meio da análise foi possível avaliar que a concentração de quitosana e a proporção entre quitosana/glutaraldeído são fatores relevantes na formulação, sendo obtidas 5 formulações que otimizam as concentrações dos reagentes e as capacidades de absorção de água e adsorção de cromo. Vale ressaltar que o uso da metodologia de planejamento experimental auxiliou na compreensão das condições ótimas de formulação, permitindo uma análise estatística dos dados obtidos e que serão aprofundados em trabalhos futuros para o desenvolvimento de materiais altamente adsorventes.

   

• Palavras-chave
• Hidrogel, quitosana, design of experiments
• Modalidade
• Pôster
• Área Temática
• Materias Funcionais Avançados