Nanopartículas de quitosana – Propriedades e Aplicações

Por SoutterMay 2 2013

Quitosana é um interessante polímero que tem sido amplamente utilizada no campo da medicina. É uma quitina parcialmente ou totalmente desacetilada. Como a quitina ocorre naturalmente (em paredes de células fúngicas e conchas de crustáceos, por exemplo), o quitosano é totalmente biodegradável e biocompatível e pode ser usado como um adesivo e como um agente antibacteriano e antifúngico.

Chitosan tem sido investigado extensivamente como um potencial portador de drogas devido às suas propriedades biocompatíveis. Alguns estudos sugeriram a utilização de quitosano para revestir nanopartículas feitas de outros materiais para reduzir o seu impacto no corpo e aumentar a sua biodisponibilidade.

o grau de desacetilação e o peso molecular do quitosano podem ser modificados para obter diferentes propriedades físico-mecânicas. A composição elementar do polímero de quitosano é carbono (44,11%), hidrogênio (6,84%) e nitrogênio (7,97 %). O peso molecular médio da viscosidade do quitosano é de ~5.3 x 105 Daltons.

digitalizar micrografo de electrões de nanopartículas revestidas com quitosano carregado com docetaxel.Créditos de Imagem: s Saremi, Universidade de Ciências Médicas de Teerã via Open-i, Biblioteca Nacional de Medicina dos EUA.

a formação de nanopartículas de quitosana

o quitosano tem sido investigado extensivamente como um potencial portador de drogas devido às suas propriedades biocompatíveis. Alguns estudos sugeriram a utilização de quitosano para revestir nanopartículas feitas de outros materiais para reduzir o seu impacto no corpo e aumentar a sua biodisponibilidade.

o grau de desacetilação e o peso molecular do quitosano podem ser modificados para obter diferentes propriedades físico-mecânicas. A composição elementar do polímero de quitosano é carbono (44,11%), hidrogênio (6,84%) e nitrogênio (7,97 %). O peso molecular médio da viscosidade do quitosano é de ~5.3 x 105 Daltons.

Antifúngico Propriedades da Quitosana

Em seu livre do polímero forma, quitosana apresenta atividade antifúngica contra Alternaria alternata, Rhizopus oryzae, Aspergillus niger, Phomopsis asparagi e Rhizopus stolonifer. A actividade antifúngica do quitosano depende da sua concentração, peso molecular, grau de substituição e do tipo de grupos funcionais adicionados ao quitosano, bem como do tipo de fungo.

embora os derivados do polímero possam ser criados para atingir patógenos específicos, o quitosano mostra actividade antifúngica natural sem necessidade de modificação química.

nanopartículas Quitosanas no fornecimento de droga

vários grupos de investigação estudaram as propriedades das nanopartículas quitosanas com vista à sua utilização como agente de distribuição de droga. A biocompatibilidade e a não toxicidade do material tornam-no atractivo como agente neutro para o fornecimento de agentes activos.

a investigação realizada em 2005 confirmou que a gelação iónica pode ser utilizada para produzir nanopartículas de quitosano-TPP de qualidade suficiente para utilização em aplicações clínicas. Os pesquisadores também determinaram o efeito de determinados parâmetros de fabricação nas propriedades das partículas, para garantir resultados repetíveis do processo de produção.

a investigação realizada em 2006 centrou-se então na interacção in vitro e in vivo das nanopartículas quitosanas (CSNPs), como um novo portador de partículas, com células epiteliais na superfície ocular. A gelação ionotrópica foi utilizada para produzir a CSNPs marcada com albumina sérica de isotiocianato-bovino fluoresceína.Foram tomadas três concentrações diferentes de CSNP e as células epiteliais conjuntivais humanas (IOBA-NHC) foram expostas a elas durante 15, 30, 60 e 120 minutos. A viabilidade e a sobrevivência celular foram medidas após um período de recuperação de 24 horas no meio de cultura e imediatamente após o tratamento.A microscopia Confocal foi utilizada para medir a relação entre as células CSNPs e as células IOBA-NHC. A fluorometria foi utilizada para estudar o impacto da temperatura e inibição metabólica. A tolerância aguda e a absorção in vivo da superfície ocular aos CNSP foram estudadas em coelhos.Foi observado que a absorção das CSNPs era contínua durante o período do ensaio e dependia da temperatura. Não houve impacto na absorção dos CNSP devido à inibição metabólica do azida de sódio.

não houve sinais de alteração ou inflamação após a exposição da CSNP na superfície ocular do coelho. Microscopia de fluorescência das secções da tampa e do globo ocular de coelho confirmou a absorção in vivo pelo epitélio da córnea e conjuntival. Estas nanopartículas foram bem aceitas pelos tecidos da superfície ocular.

para o fornecimento de droga por via Não-injecção a locais de mucosas, um dos principais desafios é a absorção das drogas nestes locais. O sistema de distribuição de drogas deve ter partículas mucoadesivas e liberar a droga ao longo do tempo.

devido à carga positiva do quitosano, ele pode se ligar com o muco carregado negativamente. Assim, chitosan pode atuar como um excelente portador de drogas mucoadesivas. Nanopartículas à base de quitosano têm sido usadas para fornecer medicamentos para os pulmões, com quitosano ajudando a se ligar à mucosa pulmonar.

pó seco inalação de rifampicina, um fármaco anti-tuberculoso, formulado com quitosano, dado que o polímero demonstrou libertação prolongada de fármaco durante 24 horas. Do mesmo modo, a deposição pulmonar de itraconazol, um fármaco antifúngico, aumentou quando formulado como micropartículas secas por pulverização de itraconazol carregado com nanopartículas quitosanas.

partículas de quitosano-dourado para Detecção De Metais Pesados

em outra peça de pesquisa em 2005, foi sugerida uma estratégia inovadora para o uso de nanopartículas de ouro cobertas com quitosano para detecção de íons de metal pesado. O quitosano é policiacional e pode, portanto, ser ligado às superfícies de nanopartículas de ouro carregadas negativamente através de interações eletrostáticas.

a utilização de quitosano proporciona um obstáculo estérico suficiente para garantir a estabilidade dos colóides e a funcionalidade das nanopartículas que podem ser utilizadas como sensores. As propriedades quelantes do quitosano e as propriedades ópticas das nanopartículas de ouro têm sido usadas para detectar baixas concentrações de íons de metais pesados na água.

partículas de quitosano para Tratamento de água

para além de aplicações médicas, o quitosano também tem sido usado no tratamento de água. A presença de grupos funcionais tais como hidroxil e amino no quitosano torna-o um excelente adsorbente. Um estudo relatou que as membranas nanopartículas revestidas com quitosano foram capazes de remover bactérias muito melhor do que as membranas não revestidas.

outro estudo em 2015 relatou o uso de nanopartículas de óxido de quitosano-zinco para a remoção de cerca de 99% de cor dos efluentes têxteis. Se o quitosano é feito magnético, ele, juntamente com os corantes adsorvidos, pode ser facilmente recuperado usando forças magnéticas, permitindo uma boa reutilização da água.

as aplicações das nanopartículas de quitosana

as aplicações das nanopartículas de quitosana estão listadas abaixo:

• agentes antibacterianos, vectores de distribuição de genes e portadores de libertação de proteínas e medicamentos.
• um potencial adjuvante para vacinas como a gripe, A hepatite B e a vacina paratifóide de piglet.
• um novo sistema de administração nasal de vacinas. Estas nanopartículas melhoram a absorção do antigénio pelos tecidos linfóides das mucosas e induzem fortes respostas imunitárias contra os antigénios.O quitosano também demonstrou prevenir infecções nas feridas e acelerar o processo de cicatrização da ferida, aumentando o crescimento das células da pele.As nanopartículas de quitosana podem ser utilizadas para fins de conservação enquanto embalam alimentos e dentistas.
• também pode ser usado como aditivo em têxteis antimicrobianos para a produção de roupas para cuidados de saúde e outros profissionais.As nanopartículas de quitosana mostram uma actividade antimicrobiana eficaz contra Staphylococcus saprophyticus e Escherichia coli.Estes materiais também podem ser utilizados como material de cicatrização de feridas para a prevenção de infecções oportunistas e para permitir a cicatrização de feridas.
• as nanopartículas também demonstraram propriedades regenerativas da pele quando os materiais foram testados em fibroblastos das células da pele e queratinócitos em laboratório, abrindo caminho a produtos anti-envelhecimento da pele.

fontes e leituras adicionais

• actividade antifúngica das nanopartículas Quitosanas e correlação com as suas propriedades físicas – International Journal of Biomaterials
• nanopartículas fluorescentes ultra-pequenas dispersíveis em água: síntese, caracterização e segmentação específico – A Real Sociedade de Química
• Pesado-íon do metal através de sensores quitosana cobertas de nanopartículas de ouro –IOP Ciência
• Quitosana para aplicações biomédicas – Universidade de Iowa
• Recentes Avanços em Quitosana Baseado Nanoparticulate Pulmonar Entrega de Drogas—Nanoescala
• sola do Têxtil tintura de remoção de águas residuais, efluentes utilizando quitosana–ZnO nanocomposite. Journal of Textile Science and Engineering
• Dye removal and kinetics of adsorption by magnetic chitosan nanoparticles. Tratamento da água de desalina

este artigo foi actualizado em 2 de setembro de 2019.

Escrito por

Vai Soutter

Será que tem a B. Sc. em Química da Universidade de Durham, e um M. Sc. em Verde de Química da Universidade de York. Naturalmente, Will é nosso especialista em Química residente, mas, um amor pela ciência e pela internet faz Will O todo-arredondado da equipe. Em seu tempo livre Will gosta de tocar bateria, cozinhar e preparar cidra.

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