APLICAÇÕES DO ARGILOMINERAL PALYGORSKITA ASSOCIADO A BIOMOLÉCULAS NO DESENVOLVIMENTO DE BIOMATERIAIS

Abstract

RESUMO: Os materiais de origem natural representam alternativas cada vez mais atrativas para o desenvolvimento de dispositivos visando a melhoria da saúde e da qualidade de vida. Entre as possibilidades, os argilominerais aliam estabilidade térmica, reforço mecânico, viscosidade e biocompatibilidade à imobilização de moléculas bioativas no design de materiais multifuncionais. A palygorskita (PAL) consiste em um argilomineral fibroso com potencial para interação com moléculas orgânicas. Uma classe de moléculas de interesse é a dos peptídeos antimicrobianos, detentores de propriedades antibacteriana, antiviral, antifúngica e antiparasitária podendo atuar como elementos terapêuticos ou no reconhecimento de agentes patogênicos em sistemas sensores. Um exemplo é a Dermaseptina 01 (DRS 01), um peptídeo sintetizado da secreção dérmica de anfíbios anuros da família Phyllomedusidae. Outra classe de biomoléculas é a dos exopolissacarídeos, produtos biotecnológicos obtidos a partir de uma gama de organismos, entre eles, as bactérias do gênero Sphingomonas, produtoras da goma gelana, um biopolímero com aplicações na indústria alimentícia, farmacêutica e na área médica. Diante do potencial destes materiais, o presente trabalho apresenta os avanços recentes na literatura acerca da associação de moléculas biológicas com argilominerais. A parte experimental descreve os processos de purificação da PAL e imobilização da DRS 01 por meio da técnica Layer-by-Layer (LbL) sobre um substrato de óxido de estanho dopado com índio (ITO). Os filmes LbL foram caracterizados eletroquimicamente por Voltametria Cíclica em meio tampão fosfato 0,1 mol L−1 (pH 7,25; 25°C) à velocidade de 50 mV/s, Espectroscopia de UV-Vis, FTIR por ATR e Microscopia de Força Atômica. Os resultados para os filmes ITO/DRS 01 e ITO/PAL/DRS 01 mostraram que a DRS 01 manteve seu comportamento eletroativo. Além disso, a utilização da PAL purificada influenciou positivamente a formação do filme com aumento na densidade de corrente. Os filmes LbL a base de DRS 01 e PAL representam uma alternativa no desenvolvimento de plataformas bioativas versáteis e de fácil preparação. A PAL, por sua vez, também foi avaliada em associação com a goma gelana quanto à sua aplicação no desenvolvimento de filmes por meio do método casting como plataforma para liberação de fármaco. Duas amostras de PAL foram testadas, uma natural e outra ativada termicamente em diferentes concentrações. As propriedades físico-químicas dos filmes foram investigadas e seu comportamento avaliado por Testes Mecânicos, de Permeabilidade ao Vapor d'água, Genotoxicidade e Ensaios de Liberação in vitro. A adição de PAL desempenhou o reforço das propriedades mecânicas dos filmes com aumento dos valores para força de punção e elongação relacionados à rigidez das fibras do argilomineral. Os estudos de permeabilidade revelaram um sistema com comportamento hidrofílico. Nenhum sinal de toxicidade foi reportado para os filmes biocompósitos. O estudo de liberação in vitro revelou que a adição de PAL natural na concentração de 1% melhorou o perfil de liberação do fármaco modelo em relação ao filme formado exclusivamente por gelana. O conjunto de resultados desta pesquisa contribui agregando valor à PAL piauiense, um material regional ainda pouco investigado. Desta forma, abre-se novas possibilidades de aplicação destes sistemas na área de dispositivos sensores e revestimento de biomateriais na área biomédica. ABSTRACT: Materials of natural origin represent increasingly attractive alternatives for the development of devices aimed at improving health and quality of life. Among the possibilities, the clay minerals show some interesting properties such as thermal stability, mechanical reinforcement, viscosity and biocompatibility to the immobilization of bioactive molecules in the design of multifunctional materials. Palygorskite (PAL) consists of a fibrous clay with potential for interaction with organic molecules. One class of molecules of interest is antimicrobial peptides, which have antibacterial, antiviral, antifungal and antiparasitic properties and can act as therapeutic elements or in the recognition of pathogens in sensor systems. Dermaseptin 01 (DRS 01) is a peptide synthesized from the dermal secretion of anuran amphibians of the family Phyllomedusidae. Another class of biomolecules is the exopolysaccharides, biotechnological products synthesized from a range of organisms, including bacteria of the genus Sphingomonas, producers of gellan gum, a biopolymer for applications in the food, pharmaceutical and medical industries. Considering the potential of these materials, the present work presents recent advances in the literature on the association of biological molecules with clay minerals. The experimental part describes the purification processes of PAL and the immobilization of DRS 01 by the Layer-by-Layer (LbL) technique on an Indiun tin oxide (ITO) substrate. The LbL films were electrochemically characterized by Cyclic Voltammetry in 0.1 mol L-1 phosphate buffer (pH 7.25; 25°C) at a rate of 50 mV / s, UV-Vis Spectroscopy, ATR FTIR and Microscopy of Atomic force. The results for the ITO / DRS 01 and ITO / PAL / DRS 01 films showed that DRS 01 maintained its electroactive behavior. In addition, the use of purified PAL influenced positively the formation of the film with increase in current density. The LbL films based on DRS 01 and PAL appear as an alternative in the development of versatile and easy to prepare platforms. PAL, on the other hand, was also evaluated in association with gellan gum for its application in the development of films by means of the casting method as platform for drug release. Two samples of PAL were tested, one raw and another thermally activated at different concentrations. The physicochemical properties of the films were investigated. Mechanical tests, Water Vapor Permeability, Genotoxicity and in vitro release assays were evaluated. The addition of PAL enhanced the mechanical properties of the films with increased values for puncture strength and elongation related to the stiffness of the argillomineral fibers. Permeability studies revealed a system with hydrophilic behavior. No toxicity was reported for the biocomposite films. The in vitro release study revealed that the addition of 1% of raw PAL improved the template of drug release profile relative to the exclusively gellan film. The set of results of this research contributes adding value to the PAL, a regional material still few investigated. In this way, it opens new possibilities of applications of these systems in sensor devices or in the development of biomaterials in the biomedical field.