Quinones are natural or synthetic organic compounds and play important biological and
physiological roles. Among the naphthoquinones, two of them appears as promising compounds:
lapachol, found in large quantities in plants of the Bignoniaceae family, and its synthetic isomer,
isolapachol. Lapachol and its derivative show several activities against the snail Biomphalaria
glabrata, the intermediate host of the helminth Schistosoma mansoni, causative agent of
schistosomiasis; against Trypanosoma cruzi, Chagas Disease causative agent and others.
Isolapachol shows toxicity against fishes (Tilapia nilótica) and Artemia salina. A fact that can
directly interfere in the activity of these substances is their lower solubility in aqueous media. It
is necessary to employ of more water soluble derivatives, like their salts. Another substance in
study is chitosan, a polisacaride from chitin found in great amounts at crustaceous, insects and
fungi. It possesses a several of usefull things, like in treatment of wastewater, and in drug
delivery systems. The interaction of lapachol and isolapachol sodium salts (LPS and IPS
respectively) with chitosan has not found in literature. The aim of this work was to perform a
detailed analysis of the interaction of chitosan, LPS and IPS, to obtain the physical-chemical
parameters which influence the of adsorption processes of these substances. The first studies
has shown that LPS and IPS undergo a chemical denaturation for a long period of storage time.
Another results showed that the LPS and IPS solutions are also chemically instable. It was found
that chitosan is fully protonated after 15 minutes of contact time, which was confirmed by the pH
increasing to 7,0 after acid contact. The adsorption studies of LPS and IPS showed that both
adsorb on chitosan, and those processes are more effective at lower pH solutions. The kinetic
studies showed that the adsorptions are fast and the equilibria adsorption are reached after 60
minutes of contact time. Adsorption kinetics fit follows well the pseudo-second-order model. The
adsorption isotherms of LPS and IPS exhibit higher amounts of IPS than LPS and both fit
preferentially the model described by Langmuir, indicating adsorptions in monolayers on
energetically homogeneous surfaces. LPS and IPS adsorptions were also influenced by the
increase of ionic strength in solution indicating that the main interaction is of electrostatic nature.
The thermodynamic parameters showed that the adsorption processes are spontaneous for the two
quinones. In LPS the process is endothermic with positive entropy. In IPS, the adsorption is
exothermic with negative entropy. These results shown the importance of the resonance of the
naphtoquinonic group with the double bond at the side chain, in the adsorption of LPS and IPS.
When the desorption was studied, the presence of a phosphate buffer media influence this process
significantly, while the temperature does not affect the process and that the IPS is released in
lower amounts that LPS. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As quinonas são compostos orgânicos sintéticos ou naturais e desempenham uma grande
variedade de funções biológicas e fisiológicas. Na classe das naftoquinonas, duas aparecem como
compostos promissores: o lapachol, encontrado em abundância em plantas da família
Bignoniaceae, e seu isômero sintético, o isolapachol. Diversas atividades foram atribuidas ao
lapachol e seu derivado, frente ao hospedeiro intermediário, o caramujo Biomphalaria glabrata e
à cercária, forma larval do Schistosoma mansoni, agente causador da esquistossomose; ao
Trypanosoma cruzi, causador da Doença de Chagas entre outras; possuindo também toxicidade
frente a peixes (Tilapia nilotica) e a Artemia salina. Um fator que pode prejudicar diretamente a
atividade destas substâncias são suas baixas solubilidades em meio aquoso, o que faz necessário a
utilização de derivados mais solúveis como alguns seus sais. Outra substância estudada é a
quitosana, um polissacarídeo derivado da quitina encontrada em grandes quantidades em diversos
crustáceos, insetos e fungos. Ela apresenta uma série de aplicações, tais como sua utilização para
a remoção de substâncias no tratamento de águas residuais, e em destaque na área de liberação
controlada de fármacos. Não existem registros que mostrem a interação entre os sais de sódio do
lapachol (LPS) e isolapachol (IPS) e a quitosana. Diante disso a pesquisa com estas substâncias
se torna relevante. O objetivo do trabalho consistiu em realizar uma análise detalhada da
interação entre a quitosana e o LPS e IPS, visando conhecer os parâmetros físico-químicos que
podem influenciar no desenvolvimento da metodologia de adsorção de tais substâncias. Estudos
prévios mostraram que o LPS e o IPS sofrem degradação quando estocados por longos períodos
de tempo. Outros resultados também mostraram que as soluções destas quinonas também são
instáveis, com a solução de IPS sofrendo modificações após 15 dias. Foi visto também que é
necessário deixar a quitosana em meio ácido durante 15 minutos para a sua protonação, o que é
confirmado pela elevação do pH para 7,0 após este procedimento. Os estudos de adsorção do LPS
e do IPS em flocos de quitosana mostraram que ambos adsorvem na quitosana, e que este
processo se mostrou mais efetivo em pH igual a 4,0, confirmando a influência da protonação da
quitosana na adsorção. Os estudos cinéticos mostraram que a adsorção de ambas as quinonas
ocorre de forma rápida, atingindo o equilíbrio em 60 minutos, seguindo o modelo de pseudosegunda-
ordem. As isotermas de adsorção do LPS e IPS exibiram maiores quantidades de IPS
adsorvido na quitosana e que as duas seguem preferencialmente o modelo descrito por Langmuir,
indicando uma adsorção em monocamadas com uma superfície energeticamente homogênea. Esta
adsorção também foi influenciada pelo aumento da força iônica indicando que o principal tipo de
interação é de natureza eletrostática. Os parâmetros termodinâmicos químicos mostraram que o
processo é espontâneo para as duas quinonas. Para o LPS, o processo de adsorção é endotérmico,
com entropia positiva. Para o IPS, a adsorção é exotérmica, com diminuição da entropia. Estes
resultados mostram a importância da ressonância do grupo naftoquinônico com a ligação dupla
na cadeia lateral na adsorção do isolapachonato, em relação ao lapachonato. Quando se avalia a
liberação, foi visto que a presença de um meio tamponado em pH 8,0 influencia de forma mais
significativa, enquanto que a temperatura não afetou o processo e que o IPS é liberado em uma
quantidade sensivelmente menor que o LPS.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/2151 |
| Date | 24 September 2010 |
| Creators | Miranda, Paulo Rogério Barbosa de |
| Contributors | Goulart, Marília Oliveira Fonseca, http://lattes.cnpq.br/5271094336884473, Valentim, Iara Barros, http://lattes.cnpq.br/6201376855872253, Galdino, Fabiana Caxico de Abreu, http://lattes.cnpq.br/4203326795155880, Meneghetti, Simone Margareti Plentz, http://lattes.cnpq.br/0280121582234738, Ricardo, Nágila Maria Pontes Silva, http://lattes.cnpq.br/6703037457253125, Cestari, Antonio Reinaldo, http://lattes.cnpq.br/9568426484942230, Rodrigues, Christiano Cantarelli, http://lattes.cnpq.br/1471270815384805 |
| Publisher | Universidade Federal de Alagoas, Brasil, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, UFAL |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFAL, instname:Universidade Federal de Alagoas, instacron:UFAL |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/2151/2/license.txt, bitstream:http://www.repositorio.ufal.br:8080/bitstream/riufal/2151/1/Intera%C3%A7%C3%A3o+de+naftoquinonas+biologicamente+ativas+em+superf%C3%ADcies+de+quitosana+-+mecanismo%2C+cin%C3%A9tica+de+adsor%C3%A7%C3%A3o+e+libera%C3%A7%C3%A3o+controlada.pdf |
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