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Tipo do documento: Tese
Título: Nanocompósitos à base de poli(uretano-ureia)s dispersos em água e diferentes cargas inorgânicas para liberação transdérmica de progesterona
Título(s) alternativo(s): Waterborne poly(urethane-urea)s nanocomposites and different inorganic loads for transdermal progesterone release
Autor: Vieira, Italo Rennan Sousa 
Primeiro orientador: Delpech, Marcia Cerqueira
Primeiro coorientador: Ricci Júnior, Eduardo
Primeiro membro da banca: Delpech, Marcia Cerqueira
Segundo membro da banca: Ricci Júnior, Eduardo
Terceiro membro da banca: Sousa, Ana Maria Furtado de
Quarto membro da banca: Ferreira, Ivana Lourenço de Mello
Quinto membro da banca: Monteiro, Mariana Sato de Souza de Bustamante
Resumo: Dispersões aquosas de poli(uretano-ureia)s (WPUU) e seus nanocompósitos (NWPUU) à base de argila montmorilonita (MMT-Na+) sódica, de natureza hidrofílica, óxido de grafeno reduzido (rGO) e híbridos MMT/rGO foram produzidos por rota de síntese verde, visando a obtenção de filmes biocompatíveis, aplicados como novos sistemas de liberação transdérmica de fármacos (TDDS). Os monômeros empregados foram: diisocianato de isoforona (IPDI), ácido dimetilolpropiônico (DMPA), poli(glicol propilênico) (homoPPG), copolímeros em bloco à base de poli(glicol etilênico-b-glicol propilênico) (PEG-b-PPG), com variação na proporção de segmentos à base de PEG (7% e 38%, em relação à massa molar do copolímero), e hidrazina, como extensor de cadeia. A proporção entre os segmentos flexíveis e rígidos foi mantida a mesma (NCO/OH=2,3) para todos os sistemas. O teor de nanocarga utilizado na preparação dos nanocompósitos foi de 0,5% para MMT ou rGO, e 0,25/0,25% para a mistura MMT/rGO, em relação à massa de prepolímero. A progesterona (P4), um hormônio da classe dos esteroides, foi escolhida como o fármaco modelo e incorporada nas dispersões aquosas para obtenção de filmes. As dispersões aquosas foram caracterizadas quanto ao teor de sólidos, pH, viscosidade aparente, e diâmetro hidrodinâmico médio (DH) de partículas e índice de polidispersividade (PDI), por espalhamento de luz dinâmico (DLS). Os filmes produzidos a partir do vazamento das dispersões foram caracterizados por difração de raios-X (XRD), ressonância magnética nuclear (NMR) de baixo campo, utilizando o método de relaxometria nuclear, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e ensaios mecânicos. Os testes de liberação in vitro, usando membrana celulósica e os ensaios de permeação ex vivo e retenção cutânea, usando membrana biológica de pele de orelha de porco, foram efetuados a 37±0,5ºC em um sistema de células de difusão de Franz, utilizando uma solução de tampão fosfato-salino (PBS)/glicol propilênico (3:2, v/v) (pH 7,4) como solução receptora. Nos testes in vitro, o fármaco foi quantificado por espectroscopia na região do ultravioleta visível (UV-Vis) e, nos ensaios ex vivo, por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Os resultados mostraram que as dispersões aquosas pseudoplásticas com DH<200 nm permaneceram estáveis por mais de doze meses. A formação de estruturas esfoliadas sugeriu a nanodispersão homogênea das camadas de silicato de MMT e nanofolhas de rGO na matriz polimérica. O sinergismo MMT/rGO sugeriram a segregação entre as fases. Ligações de hidrogênio formadas entre os grupamentos polares das nanocargas e os segmentos rígidos das cadeias poliuretânicas, influenciaram na estrutura e dinâmica molecular das cadeias poliméricas, bem como aumentaram a resistência térmica e mecânica dos materiais. Os filmes WPUU/P4 apresentaram maiores taxas e maiores velocidades de liberação in vitro e permeação ex vivo do fármaco em relação às séries de nanocompósitos. Os filmes NWPUU/MMT, rGO e MMT/rGO, carregados com P4, demonstraram liberação sustentada do fármaco, a partir dos testes de permeação ex vivo, e baixa retenção do fármaco nos extratos cutâneos. Os resultados obtidos mostram que sistemas de NWPUU/MMT, rGO e MMT/rGO podem ser potencialmente aplicados como novos sistemas de liberação transdérmica de fármacos.
Abstract: In this work, waterborne poly(urethane-urea)s (WPUU) and respective nanocomposites (NWPUU) based on hydrophilic montmorillonite (MMT-Na+) sodium clay, reduced graphene oxide (rGO) or MMT/rGO hybrids were produced by a green synthesis method, aiming at obtaining biocompatible films, applied as transdermal drug delivery systems (TDDS). The monomers used were isophorone diisocyanate (IPDI), dimethylolpropionic acid (DMPA), poly(propylene glycol) (homoPPG), copolymers based on poly(ethylene glycol-block-propylene glycol) (PEG-b-PPG), with different PEG-segments ratio (7% and 38%, in terms of copolymer molar mass), and hydrazine as a chain extender. The ratio between soft and hard segments was kept the same (NCO/OH=2.3) to all systems. The nanoload content for the preparation of nanocomposites was 0.5% for MMT or rGO, and 0.25/0.25% for the hybrid MMT/rGO, in relation to prepolymer mass. Progesterone (P4), a steroidal hormone, was used as model drug and incorporated into the aqueous dispersions to obtain cast films. Aqueous dispersions were characterized in terms of solids content, pH, apparent viscosity, average hydrodynamic diameter (DH) particles and polydispersity index (PDI) by dynamic light scattering (DLS) measurements. The cast films were characterized by X-ray diffraction (XRD), low-field nuclear magnetic resonance (NMR) by nuclear relaxometry method, Fourier-Transform infrared spectrometry (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and mechanical tests. In vitro release tests, using cellulosic membrane, and ex vivo permeation and retention assays, using biological membrane of pig ear skin, were performed at 37±0.5°C in a Franz diffusion cell system, employing phosphate-buffered saline (PBS)/propylene glycol solution (3:2, v/v) (pH 7.4) as the receiving solution. The content of the released drug in vitro was determined by ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, and, in the ex vivo assays, the permeated drug content was quantified by high performance liquid chromatography (HPLC). Pseudoplastic dispersions with DH<200 nm were stable for more than twelve months. The formation of exfoliated structures suggested the homogeneous nanodispersion of MMT silicate layers and rGO nanosheets. MMT/rGO synergism and layer-to-layer interactions suggested segregation of phases. Hydrogen bonds between polar groups of nanoloads and rigid segments of polymer chains influenced the structure and molecular dynamics of the chains, as well as increasing the thermal and mechanical properties of materials. WPUU/P4 films showed high amount and higher in vitro release rates and ex vivo drug permeation in relation to the nanocomposite series. P4-loaded NWPUU (MMT, rGO and MMT/rGO) films exhibited sustained release of the drug in the ex vivo permeation tests, and low drug retention in skin extracts (epidermis and dermis). The results obtained show that NWPUU systems based on MMT, rGO and MMT/rGO particles can potentially be applied as new transdermal drug delivery systems.
Palavras-chave: Nanocompósitos
Poli(uretano-ureia)s
Dispersões aquosas
Argila montmorilonita
Óxido de grafeno reduzido
Sistemas de liberação transdérmica de fármacos
Progesterona
Nanocomposites
Poly(urethane-urea)s
Aqueous dispersions
Montmorillonite clay
Reduced graphene oxide
Transdermal drug delivery systems
Progesterone
Nanocompósitos (Materiais)
Montmorilonita
Soluções poliméricas
Progesterona
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::POLIMEROS E COLOIDES
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Citação: VIEIRA, Italo Rennan Sousa. Nanocompósitos à base de poli(uretano-ureia)s dispersos em água e diferentes cargas inorgânicas para liberação transdérmica de progesterona. 2021. 202 f. Tese (Doutorado em Química) - Faculdade de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021 .
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16625
Data de defesa: 11-Mar-2021
Aparece nas coleções:Doutorado em Química

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