| Resumo: | Os hidrogéis inteligentes têm importantes aplicações nas áreas da biotecnologia, biomedicina, farmácia e ambiente. A libertação de fármacos ou de genes, bio separações, bio sensores e engenharia dos tecidos são alguns exemplos de processos onde esta classe de materiais avançados mostram um aumento da sua importância ao longo do tempo. Este trabalho é dedicado à síntese, caracterização e avaliação do desempenho de hidrogéis inteligentes para aplicações de adsorção e libertação (dessorção) de fármacos. Esta pesquisa pretende contribuir para o desenvolvimento de ferramentas de projeto relacionando as condições de síntese com a estrutura e a performance final neste tipo de materiais. A Polimerização Radicalar Clássica (FRP) e a Polimerização via Transferência de Cadeia Reversível por Adição-Fragmentação (RAFT) são ambas consideradas no programa experimental efetuado. O efeito da técnica de polimerização (FRP/RAFT) na estrutura e propriedades dos hidrogéis inteligentes é assim avaliada. Neste trabalho foi construído um micro reator de fluxo contínuo que permitiu a produção de partículas destes hidrogéis. A comparação da estrutura e propriedades destes materiais sintetizados em reator fechado e num micro reator de fluxo contínuo foi também feita. A impressão molecular foi considerada como o terceiro vetor de pesquisa para obter hidrogéis avançados com propriedades adaptadas. Polímeros Molecularmente Impressos (MIP) foram produzidos em reator fechado e em micro reator de fluxo continuo considerando, alternativamente, as técnicas de polimerização FRP/RAFT. Uma combinação inovadora de diferentes ferramentas de projeto (técnica de síntese/tipo de reator/impressão molecular) foi assim tentada nesta pesquisa. Informação relativa à arquitetura molecular dos materiais sintetizados, especialmente a estrutura dos polímeros lineares solúveis análogos aos hidrogéis, foi obtida usando Cromatografia de Exclusão de Tamanho (SEC) com tetra-deteção, nomeadamente Índice de Refração (IR), Ultravioleta (UV), Dispersão de Luz (LS) e Viscosidade Intrínseca (VI). Estas análises foram efetuadas utilizando diretamente a água como eluente (tentando assim evitar o uso de solventes orgânicos na análise de materiais compatíveis com a água). Foram identificadas grandes diferenças entre a estrutura de produtos FRP e RAFT utilizando esta técnica de caracterização, que confirma a utilidade da polimerização RAFT na modificação das propriedades dos polímeros. As propriedades finais dos hidrogéis sintetizados, nomeadamente a adsorção e libertação de fármacos, foram testadas usando diferentes abordagens experimentais. Foram consideradas diferentes fármacos utilizados na medicina como o 5-Fluoruracilo (usado no tratamento do cancro), o ibuprofeno (anti-inflamatório/analgésico), a isoniazida (utilizada no tratamento da tuberculose) e a cafeina (estimulante do sistema nervoso central). Numa primeira fase, considerando adsorção em modo fechado (incubação) destes fármacos em hidrogéis inteligentes, as posteriores dinâmicas de libertação dos fármacos foram medidas experimentalmente, também em modo fechado, utilizando espectroscopia UV. As mudanças de temperatura e pH foram consideradas como estímulos para provocar estes processos de libertação. Materiais baseados em ácido acrílico (introduzindo nas redes sensibilidade ao pH) e N-isopropilacrilamida (introduzindo nas redes sensibilidade à temperatura) foram usadas com este objetivo. Estudos relativos à adsorção de fármacos (especialmente a cafeína) em modo fechado em hidrogéis inteligentes produzidos neste trabalho foram explorados com o intuito de medir isotérmicas de adsorção. Extração em Fase Sólida (SPE) foi também considerada com intenção de avaliar a quantidade de fármaco adsorvida nos hidrogéis quando as condições do meio envolvente (pH das soluções e portanto a razão de inchamento das redes) são alteradas. A Análise Frontal, uma técnica de alta precisão para testes de adsorção, foi considerada numa última etapa para avaliar a performance dos hidrogéis inteligentes sintetizados. O mesmo sistema de GPC utilizado para analisar a estrutura dos polímeros foi aqui considerado, tendo sido a monitorização UV in-line especialmente útil para a quantificação de dinâmicas de adsorção e dessorção de fármacos nos hidrogéis através análise frontal (processo contínuo). Estes estudos foram efetuados através do empacotamento dos materiais produzidos (hidrogéis bulk obtidos em reator fechado ou partículas sintetizadas em micro reator) em colunas de GPC vazias (com diferentes tamanhos disponíveis). O elevado inchamento dos materiais foi usado como vantagem para induzir o auto empacotamento dos hidrogéis nas colunas de GPC. Polímeros molecularmente impressos e não impressos foram considerados nestes estudos de afinidade. O efeito da estrutura molecular do fármaco na afinidade e seletividade dos materiais foi também estudado através de análise frontal comparando compostos com diferentes estruturas químicas, nomeadamente a cafeína e a 4-aminopiridina. A investigação aqui apresentada mostra a viabilidade da produção de partículas de hidrogéis inteligentes combinando operação contínua em micro reator com polimerização RAFT e impressão molecular.
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