Desenvolvimento e caracterização de um hidrogel sensível ao pH para libertação controlada do ácido cafeico

Abstract

As feridas e queimaduras podem ser facilmente infetadas por microrganismos que atrasam o seu processo de cicatrização. Por este motivo é cada vez mais importante desenvolver novos dispositivos que promovam a cicatrização de forma eficiente, tais como os hidrogéis, que para além de desempenho adequado, sejam biocompatíveis e com a capacidade de libertação controlada de compostos bioativos que favoreçam a cicatrização. Os hidrogéis são uma classe de materiais com aplicações médicas em crescente evolução devido à versatilidade de características físicas e químicas, que os tornam uma boa aposta no que respeita à sua aplicação no tratamento de feridas. No trabalho proposto foram desenvolvidos hidrogéis sensíveis ao pH compostos por quitosano (CS), hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) e hidroxipropil-β-ciclodextrinas (HPβCD). Nesse sentido, os hidrogéis foram sintetizados utilizando o agente de ligação (BDGE) e foram caracterizados através das técnicas de FTIR, DSC e TGA. A avaliação da sensibilidade dos hidrogéis à variação de pH do meio foi feita através da determinação da quantidade de água retida. Verificou-se que o grau de inchaço dos hidrogéis dependia do pH do meio e que o swelling máximo ocorria a pH ácido para o hidrogel HPMC-HPβCD e a pH neutro para os hidrogéis CS-HPMC-HPβCD e CS-HPβCD. A incorporação de um ácido fraco na estrutura polimérica (ácido cafeico (CA)) pelos hidrogéis preparados foi executada de forma a melhorar a sensibilidade ao pH. Observou-se que o swelling aumentou com pH do meio, sendo que os valores superiores de swelling foram obtidos para o hidrogel HPMC-HPβCD a pH9. A capacidade dos hidrogéis desenvolvidos adsorverem e libertarem de um modo controlado compostos bioativos foi, também, alvo de estudo. Os resultados obtidos revelaram que a maior libertação ocorria a pH neutro e básico, confirmando que os hidrogéis exibiam sensibilidade ao pH. Estes novos hidrogéis apresentaram sensibilidade ao pH, o que os torna dispositivos viáveis para libertação controlada de CA, para o tratamento de feridas.

Wounds and burns can be easily infected by microorganisms which can delay the healing process. For this reason, it is very important to develop new devices able to promote the healing, such as hydrogels. These materials, besides an adequate performance, are biocompatible and able to control the release of bioactive compounds. Hydrogels are a class of wound dressings in increasing evolution due to the versatility of their physical and chemical characteristics, suitable to the improvement of wound healing. In the proposed work, pH-sensitive hydrogels based on chitosan, hydroxypropylmethylcellulose and cyclodextrins were developed. Thus, the hydrogels were synthesized using the BDGE as crosslinking and were characterized by swelling and by FTIR, DSC and TGA techniques. The hydrogels swelling sensibility to the environmental pH was assessed. The water uptake capacity of the hydrogels was pH-dependent. The maximum swelling occurred at acidic pH for the HPMC-HPβCD hydrogel and at neutral pH for the CS-HPMC-HPβCD and CS-HPβCD hydrogels. Caffeic acid was used to assess if the incorporation of a weak acid on the hydrogel structure improved the swelling response to pH. Based on the results obtained, the swelling increased with the pH. The maximum swelling results were obtained to HPMC-HPβCD at pH9. Chitosan-based hydrogels control delivery capacity was accessed using caffeic acid as bioactive molecule. The results showed that the hydrogels were capable of adsorbed and release caffeic acid. Moreover, the highest release was observed at neutral and basic pH. These new hydrogels showed pH sensitivity, which makes them possible devices for CA controlled release applications, for wound treatments.