IMOBILIZAÇÃO DA PAPAÍNA EM SUPORTES HÍBRIDOS CONTENDO ÓXIDOS METÁLICOS NANOPARTICULADOS E QUITOSANA: síntese, caracterização e avaliação da atividade citotóxica

Abstract

RESUMO: A papaína (Carica papaya) uma enzima proteolítica, foi covalentemente imobilizada nos suportes híbridos contendo nanopartículas de óxido de zinco, ZnO NPs, e quitosana (S1- ZnO/quitosana) e em nanopartículas de magnetita, Fe3O4 Nps, e quitosana (S2-Fe3O4/quitosana). Cristalinidade, organização e estrutura foram investigadas por difração de raios-X (DRX), espectroscopia eletrônica e vibracional nas regiões do UV-Vis e infravermelho com transformada Fourier respectivamente. Os planos cristalográficos para a fase hexagonal do tipo wurtizita foram observados para as ZnO NPs, S1, e S1-Papaína bem como os picos referentes a estrutura cúbica de espinélio invertido das Fe3O4 NPs nos difratogramas das Fe3O4 NPs, S2 e S2-papaína foram observados por DRX. Os espectros eletrônicos apresentaram máximos de absorção no UV-Vis em 371 nm para as ZnO NPs, 377 nm para S1 e 192 e 352 nm S1-papaína referentes as transições d-d, e n→π* relativas às ZnO NPs e papaína, respectivamente. Para as Fe3O4 NPs o aumento na absorção em 345 nm confirma a formação destas. O espectro de FTIR para as ZnO NPs apresentou o estiramento intenso em 497 cm-1 referente a νZn-O confirmando a formação das ZnO NPs, para as Fe3O4 NPs o estiramento em 585 cm-1 foi atribuído a νFe-O. Os suportes S1 e S2 apresentaram as vibrações e estiramentos característicos da quitosana e das ZnO NPs e Fe3O4 NPs respectivamente, já nos espectros de FTIR para a papaína imobilizada tanto em S1 como em S2 pode se observar, além das bandas características da quitosana, da papaína, das ZnO NPs (para S1-papaína) e das Fe3O4 NPs (para S2-papaína) uma aumento na absorbância na banda em 1655 cm -1, para S1-papaína e em 1645 cm-1, para S2- papaína, podendo ser um indicativo da formação da ligação N=C, confirmando a imobilização da papaína nos suportes propostos. Todas as análises confirmam a formação das ZnO NPs, das Fe3O4 NPs, dos suportes S1 e S2 bem como a imobilização da papaína. Os ensaios farmacológicos realizados com S1-papaína mostraram que a enzima imobilizada em ZnO NPs possui baixa citotoxicidade em macrófagos (CC50 = 488,354 μg·mL-1), sendo citotóxica apenas nas concentrações mais elevadas, e em eritrócitos. Além disso a enzima imobilizada provoca um aumento na capacidade fagocítica dos macrófagos em baixas concentrações e diminui este parâmetro em concentrações elevadas. Os materiais propostos no presentem trabalho, mostram-se promissores para o uso na castração química de animais, entretanto mais estudos devem ser realizados. ABSTRACT: Papain (carica papaya), a proteolytic enzyme, was immobilized on hybrid supports containing zinc oxide nanoparticles, ZnO NPs; chitosan, (S1-ZnO/chitosan); magnetite nanoparticles, Fe3O4 NPs and chitosan (S2-Fe3O4/chitosan). Crystallinity, organization and structure were investigated by X-ray diffraction (XRD), electronic (UV-Vis) and vibrational (FTIR) spectroscopies. Crystalographic peaks for wurtzita hexagonal phase were observed for ZnO NPs, S1, and S1-papin as well as peaks referent to inversed spinel cubic structure of Fe3O4 NPs on Fe3O4 NPs, S2 and S2- papain diffractograms. Electronic spectra showed λmax at 371 nm for ZnO NPs, 377 nm for S1, and 192 and 352 nm for S1-papain assigned to d-d and n→π* transitions related to ZnO NPs and papain, respectively. The increase in Fe3O4 NPs λmax to 345 confirms its formation. FTIR spectra for ZnO presented an intense stretching mode at 497 cm-1 assigned to νZn-O confirming its formation, while for Fe3O4NPs, the stretching mode νFe-O appeared at 585 cm-1. S1 and S2 showed characteristic vibrations and stretching modes of chitosan, ZnO NPs, and Fe3O4 NPs, respectively. For immobilized papain, besides S1 and S2 presenting characteristic bands for chitosan and papain, ZnO NPs (S1-papain only) and Fe3O4 NPs (S2-papain only) had an increase in absorbance at 1655 cm-1 for S1-papain and 1645 cm-1 for S2- papain, indicating N=C bond, confirming papain immobilization on to the proposed supports. All analysis confirmed ZnO NPs, Fe3O4 NPs, S1 and S2 supports, and papain immobilization. Pharmacological assays with S1-papain showed that the immobilized papain on ZnO NPs has lower cytotoxicity on macrophages (CC50 = 488,354 μg·mL-1), and high cytotoxicity on erythrocytes at high concentrations. Besides, the immobilized enzyme causes an increase on macrophages phagocytic capacity at lower concentrations along with a decrease at higher concentrations. All material proposed on this work is promising for chemical castration of animals; however, more studies need to be done.