Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Micelles are thermodynamically stable systems, formed after reaching a
minimum concentration of surfactant in the solution, and is called the critical
micellar concentration (CMC). The tensoactives are amphiphilic substances,
that is, they have a polar region (head) and another apolar (tail) well defined in
the molecular structure, being the tensoactive tween 80 chosen for this work.
The CMC of this surfactant was found by ultraviolet-visible spectroscopy,
through the absorption of a probe molecule that was ibuprofen at work. The
CMC value is between 1.10-4 and 2.10-4 mM. Micelles have a great potential in
the solubilization of poorly soluble drugs in aqueous solution that are being
reused for different purposes than the current ones, besides taking drugs that
have previously been abandoned due to their lack of solubility, for example in
blood plasma, with we can increase the bioavailability of the same in the body,
and can function as nanoreservatories of drugs thus minimizing the side effects
of these, and help in the correct direction in which these drugs are discharged.
Given this relevance, this work aims to understand how and where the
interaction of the tween-80 formed micelles with the drugs, varying the pH and
the concentrations of these. The drugs used in this study were carisoprodol,
ibuprofen and sodium ibuprofen, since they have different characteristics in
relation to the molecular polarity distribution. The technique used to perform
these analyzes was the low angle X-ray scattering (SAXS), through which it is
possible to analyze changes of shapes and sizes of the nanometric order. From
the experimental observations, it was possible to say that for more effective
interaction between the micelles and the drugs, it is necessary that they have a
well defined and expressive apolar region, in terms of volume, in some region of
the molecule, since the carisoprodol did not alter the SAXS curves of the
micelles when it was present in the solution. Ibuprofen and sodium ibuprofen
were able to cause significant changes in the SAXS curves, either in terms of
low or high angle displacement or effects of attractive or repulsive interferences
on the micelles. The modeling of the SAXS curves revealed the geometries
acquired by the micelles, which at pH 4 and pH 7 alternated between a core
and a cylindrical shell with an elliptical or circular cross-section depending on
the drug or its concentration and at pH 9, The only cross section presented was
elliptical geometry. The internal cylinder size of pH 4 micelles without drug was
33.9 Å, increasing to 43.4 Å with 30 mM ibuprofen and 53.7 Å with 30 mM
ibuprofen sodium. At pH 7 and 9, there was little change in these lengths. A
theoretical study was also carried out to better understand the micelle-drug
interaction and, for this, the atomic charges, the polar and polar light, and the
optimization of the structures of the substances used in this work were
obtained. Tween 80 was optimized by the semi-empirical method PM3
(Parametric Method Number 3), while both carisoprodol and ibuprofen were
optimized by the ab initio DFT (Density Functional Theory) method. / As micelas são sistemas termodinamicamente estáveis, formadas após
atingirem uma concentração mínima de tensoativo na solução, que é chamada
de concentração micelar crítica (CMC). Já os tensoativos são substâncias
anfifílicas, ou seja, possuem uma região polar (cabeça) e outra apolar (cauda)
bem definidas na estrutura molecular, sendo o tween 80 o tensoativo escolhido
para este trabalho. A CMC deste tensoativo foi encontrada por meio da
espectroscopia no ultravioleta-visível, por meio da absorbância de uma
molécula sonda que, neste trabalho, foi o ibuprofeno. O valor da CMC está
entre 1.10-4 e 2.10-4 mM. As micelas apresentam um grande potencial na
solubilização de fármacos pouco solúveis em solução aquosa que estão sendo
reutilizados para diversos fins, diferentes dos atuais, além de aproveitar drogas
que anteriormente foram abandonadas devido a sua falta de solubilidade, por
exemplo, no plasma sanguíneo, com isso, conseguem aumentar a
biodisponibilidade dos mesmos no organismo, podendo funcionar como
nanoreservatórios de fármacos minimizando, desse modo, os efeitos colaterais
destes, além de ajudar no direcionamento correto em que essas drogas
deverão ser descarregadas. Diante de tal relevância, este trabalho propõe-se a
entender como e onde ocorre a interação das micelas formadas por tween 80
com os fármacos, variando o pH e as concentrações destes. Os fármacos
utilizados neste trabalho foram o carisoprodol, o ibuprofeno e o ibuprofeno
sódico, uma vez que apresentam características distintas em relação à
distribuição de polaridade molecular. A técnica utilizada para realizar essas
análises foi a de espalhamento de raios X a baixo ângulo (SAXS), por meio da
qual é possível analisar mudanças de formas e tamanhos da ordem
nanométrica. A partir das observações experimentais, foi possível dizer que
para ocorrer interação mais efetiva entre as micelas e os fármacos é
necessário que estes tenham uma região apolar bem definida e expressiva, em
termos de volume, em alguma região da molécula, tendo em vista que o
carisoprodol não alterou as curvas de SAXS das micelas, quando estava
presente na solução. Já o ibuprofeno e o ibuprofeno sódico conseguiram
causar mudanças significativas nas curvas de SAXS, seja em termos de
deslocamento para baixo ou alto ângulo ou efeitos de interferências atrativas
ou repulsivas nas micelas. O modelamento das curvas de SAXS revelou as
geometrias adquiridas pelas micelas, que em pH 4 e pH 7 alternava-se entre
um núcleo e uma casca cilíndrica com seção transversal elíptica ou circular a
depender do fármaco ou de sua concentração e em pH 9, a única seção
transversal apresentada foi a geometria elíptica. O tamanho do cilindro interno
das micelas em pH 4 sem fármaco foi de 33,9 Å, passando para 43,4 Å com 30
mM de ibuprofeno e 53,7 Å com 30 mM de ibuprofeno sódico. Já em pH 7 e 9
houve pouca alteração nesses comprimentos. Foi feito também um estudo
teórico para melhor compreender a interação micela-fármaco e, para isso,
foram obtidos as cargas atômicas, o raio apolar e polar, além da otimização
das estruturas das substâncias utilizadas neste trabalho. O tween 80 foi
otimizado pelo método semi-empírico PM3 (Parametric Method Number 3), ao
passo que tanto o carisoprodol quanto o ibuprofeno foram otimizados pelo
método ab initio DFT (Teoria do Funcional de Densidade). / São Cristóvão, SE
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:riufs/6763 |
| Date | 21 August 2017 |
| Creators | Santos, João Thiers Mendonça |
| Contributors | Sarmento, Victor Hugo Vitorino |
| Publisher | Pós-Graduação em Química, Universidade Federal de Sergipe |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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