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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA - CCET
INSTITUTO DE QUÍMICA
OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANAS DE
QUITOSANA RETICULADAS COM POTENCIAL PARA
ADSORÇÃO DE TETRACICLINA
PEDRO ÍTALO DA CRUZ
Natal - RN
2019
PEDRO ÍTALO DA CRUZ
OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANAS DE
QUITOSANA RETICULADAS COM POTENCIAL PARA
ADSORÇÃO DE TETRACICLINA
Relatório de estágio apresentado ao curso de
Química bacharelado da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Bacharel em Química.
Orientador: Profa. Dra. Márcia Rodrigues
Pereira
Co-orientador: Dra. Letícia Streck
Natal - RN
2019
Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN Sistema de Bibliotecas - SISBI
Catalogação de Publicação na Fonte. UFRN - Biblioteca Setorial Prof. Francisco Gurgel De Azevedo –
Instituto Química - IQ
Cruz, Pedro Italo da.
Obtenção e caracterização de membranas de quitosana
reticuladas com potencial para adsorção de tetraciclina / Pedro
Italo da Cruz. - Natal: UFRN, 2019.
56f.: il.
Relatório de Estágio (Graduação) - Universidade Federal do Rio
Grande do Norte - Centro de Ciências Exatas e da Terra - CCET,
Instituto de Química. Curso de Química Bacharelado.
Orientador: Dra. Márcia Rodrigues Pereira.
Coorientador: Dra. Letícia Streck.
1. Adsorção. 2. Polímero. 3. Tetraciclina. 4. Infravermelho.
5. Difração de raio-X. 6. Análise térmica. I. Pereira, Márcia
Rodrigues. II. Streck, Letícia. III. Título.
RN/UF/BSQ CDU 54
Elaborado por FERNANDO CARDOSO DA SILVA - CRB-759/15
Pedro Ítalo da Cruz
OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE MEMBRANAS DE QUITOSANA
RETICULADAS COM POTENCIAL PARA ADSORÇÃO DE TETRACICLINA
Relatório de estágio apresentado ao curso de
Química bacharelado da Universidade
Federal do Rio Grande do Norte como parte
dos requisitos para obtenção do título de
Bacharel em Química.
Orientador: Profa. Dra. Márcia Rodrigues
Pereira
Co-orientador: Dra. Letícia Streck
Aprovado em: 04 de dezembro de 2019.
A minha avó Maria Mariano e a minha
mãe Maria José, com amor e gratidão.
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer primeiramente a Deus pelo dom da vida e por me proporcionar mais
uma conquista.
A minha orientadora, profa. Dra. Márcia Rodrigues Pereira, pela orientação, apoio,
paciência, ensinamentos e discussões, além da confiança que depositou em mim
desde o início da iniciação cientifica. Agradeço por acreditar no meu trabalho e
proporcionar a transformação do meu sonho em realidade.
Ao prof. Dr. José Luís Cardozo Fonseca pelos sábios ensinamentos, pelo apoio e pela
confiança.
A minha co-orientadora, Dra. Letícia Streck, por toda orientação, contribuição,
paciência e confiança e, também, por todo ensinamento e discussões durante toda a
iniciação cientifica. Agradeço imensamente por acreditar no meu trabalho.
A todos os professores do instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande
do Norte (UFRN) pelos ensinamentos, pelo apoio e pela oportunidade de convivência
durante todo o curso.
A todos os colegas do LAMECO (Laboratório de Membranas e Colóides).
Especialmente a Ernani Dias, Felipe da Hora, Débora de Oliveira, Willian Barbosa e
Amanda Azevedo. Agradeço muito por dividir comigo conhecimentos e por terem
contribuído com o meu crescimento profissional durante todo período da iniciação
cientifica.
Aos meus queridos amigos pela parceria, pelos conhecimentos compartilhados e por
todos os momentos compartilhados, em especial, Talita Pereira, Lorena Cristina,
Mariana Raquel, Thalita Medeiros, Maria Luísa, Juliana Costa e Jeferson.
Àqueles que torceram por esta conquista e que compartilharam das minhas angústias,
ansiedade e expectativas, meus queridos amigos do Segue-me e do Jovens Sarados,
em especial à Ariadnny Maria, Igor Costa, Laura Rafaela, Joaquim e Sabrina Araújo,
muito obrigada pela amizade e carinho.
A minha família pelo apoio, minha avó (Maria Mariano) e minha mãe (Maria José), por
todo apoio, amor, conselhos e carinho. Agradeço por valorizar, incentivar e acreditar
nos meus “estudos”. Agradeço também em especial à Graça Mariano, Mariellen
Mayce, Lenise Rocha, Patrícia Layne, Francisca Geane, Júlia Geyziane e Roberth
Gabriel. Essa conquista pertence também a vocês.
A todos aqueles que colaboraram para a realização deste trabalho, meus mais
sinceros agradecimentos.
Agradeço a UFRN, ao Instituto de Química e ao CNPq pelo suporte financeiro dado à
pesquisa.
“Por vezes sentimos que aquilo que fazemos
não é senão uma gota de água no mar. Mas
o mar seria menor se lhe faltasse uma gota.”
- Madre Teresa de Calcutá
RESUMO
A quitosana (CS), um biopolímero derivado da quitina que é um polímero
amplamente distribuído na natureza presente no exoesqueleto de crustáceos, foi
avaliada através da produção de membranas reticuladas e não reticuladas. A
investigação da capacidade de adsorção das membranas de quitosana reticuladas
com ácido sulfúrico e não reticuladas foi investigada utilizando o fármaco tetraciclina.
Os estudos de adsorção foram conduzidos em temperatura de 37 °C e pH de 6,8.
Para a preparação das membranas de quitosana foi desenvolvida uma metodologia
experimental para melhorar o rendimento de obtenção das membranas de quitosana
reticuladas e não reticuladas. O fármaco tetraciclina foi utilizado como modelo no
estudo de adsorção que foram acompanhados por leitura no espectrofotômetro de
UV-Vis em 358 nm. As membranas reticuladas e não reticuladas foram caracterizadas
por infravermelho, difração de raio-X e análise térmica (DSC). Também foram
realizadas medidas de índice de intumescimento e do percentual de cristalinidade das
membranas CS a fim de avaliar a influência da adição de ácido sulfúrico. As análises
de DSC e DRX mostraram que a tetraciclina foi parcialmente adsorvida pela
membrana após 74 horas, reduzindo sua concentração na solução em até 5 vezes da
concentração inicial na membrana CS pura. A sorção de água, avaliada pelo índice
de intumescimento em pH 6,8, mostrou que as membranas reticuladas com ácido
sulfúrico não interferiram na capacidade de sorção de água quando comparado com
a membrana CS pura. Os estudos de adsorção permitiram concluir que a membrana
CS pura apresentou uma maior capacidade em adsorver a tetraciclina. Através das
análises comparativas entre os espectros de infravermelho foi possível confirmar a
incorporação da tetraciclina, além de avaliar a influência do processo de reticulação.
Palavras-chave: Adsorção, polímero, tetraciclina, infravermelho, difração de raio-X,
análise térmica, UV-Vis.
ABSTRACT
Chitosan (CS), a chitin-derived biopolymer that is a widely distributed polymer
in nature present in the crustacean exoskeleton, has been evaluated through the
production of crosslinked and non-crosslinked membranes. Investigation of the
adsorption capacity of sulfuric acid cross-linked and non-crosslinked chitosan
membranes was investigated using the drug tetracycline. Adsorption studies were
conducted at temperature of the 37 ° C and pH of the 6.8. For the preparation of
chitosan membranes an experimental methodology was developed to improve the
yield a is obtaining of crosslinked and non-crosslinked chitosan membranes. The drug
tetracycline was used as a model in the adsorption study which was followed by
reading on the UV-Vis spectrophotometer in 358 nm. The crosslinked and non-
crosslinked membranes were characterized by infrared, X-ray diffraction and thermal
analysis (DSC). Swelling index and crystallinity percentage measurements of CS
membranes were also performed to evaluate the influence of sulfuric acid addition.
DSC and XRD analysis showed that tetracycline was partially adsorbed to the
membrane after 74 hours, reducing its concentration in the solution by up to 5 times
the initial concentration in the pure CS membrane. Water sorption, evaluated by
swelling index at pH 6.8, showed that sulfuric acid crosslinked membranes did not
interfere with water sorption capacity when compared to pure CS membrane. The
adsorption studies concluded that the pure CS membrane presented a higher capacity
to adsorb tetracycline. Through comparative analysis between infrared spectra it was
possible to confirm the incorporation of tetracycline, besides evaluating the influence
of the crosslinking process.
Keywords: Adsorption, polymer, tetracycline, infrared, X-ray diffraction, thermal
analysis, UV-Vis.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Representação esquemática da estrutura química da quitosana. ............ 19
Figura 2 – Representação esquemática da estrutura química da tetraciclina. .......... 24
Figura 3 - Apresentação de uma curva de DSC. ...................................................... 28
Figura 4 - Espectro de FTIR da tetraciclina. .............................................................. 33
Figura 5 - Espectros de FTIR das membranas de quitosana. ................................... 34
Figura 6 - DRX das membranas de quitosana. ......................................................... 36
Figura 7 - DSC das membranas de quitosana. ......................................................... 38
Figura 8 - Índices de intumescimento em pH 6,8 das membranas CS. ..................... 39
Figura 9 - Curva de calibração da tetraciclina. .......................................................... 41
Figura 10 - Curvas de adsorção de tetraciclina nas membranas CS. ....................... 42
Figura 11 - Estrutura zwitteriônica da tetraciclina. ..................................................... 43
Figura 12 - Estrutura da quitosana protonada. .......................................................... 43
Figura 13 - Esquema apresentando um mecanismo de sorção de tetraciclina em
membranas de quitosana. ......................................................................................... 44
Figura 14 - Esquema apresentando um mecanismo de interação entre as cadeias
poliméricas da quitosana. .......................................................................................... 44
Figura 15 - Reticulação iônica das membranas de quitosana. ................................. 45
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Percentual de cristalinidade para as membranas CS. .............................. 37
Tabela 2 - Índice de intumescimento em pH 6,8. ...................................................... 40
LISTA DE SÍMBOLOS
CS Quitosana
CST Membrana de quitosana com tetraciclina
CSR Membrana de quitosana reticulada
CSRT Membrana de quitosana reticulada com tetraciclina
DD Grau de desacetilação
I Índice de intumescimento
t Tempo
mt Massa no tempo t
mo Massa da membrana seca
DSC Calorimetria exploratória diferencial
TC Tetraciclina
XC Percentual de cristalinidade
Ac Soma das áreas das regiões cristalinas
At Soma das áreas das regiões cristalinas e amorfas
pH Potencial hidrogeniônico
DRX Difração de raios-X
UV-Vis Ultravioleta-visível
A Absorbância
b Caminho óptico
c Concentração do analito
ε Coeficiente de absortividade molar
IV Infravermelho
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 16
2. OBJETIVOS .......................................................................................................... 18
2.1 OBJETIVO GERAL.............................................................................................. 18
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 18
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 19
3.1 QUITOSANA ....................................................................................................... 19
3.2 MEMBRANAS DE QUITOSANA ......................................................................... 21
3.3 RETICULAÇÃO E AGENTES RETICULANTES ................................................. 22
3.4 TETRACICLINA................................................................................................... 24
3.5 PROCESSOS DE ADSORÇÃO .......................................................................... 25
3.6 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO .................................................................. 26
3.6.1 Espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-Vis)........................................... 26
3.6.2 Espectroscopia de Infravermelho (IV) .......................................................... 26
3.6.3 Difração de Raio-X (DRX) ............................................................................... 27
3.6.4 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)................................................. 28
4. MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................... 30
4.1 MATERIAIS ......................................................................................................... 30
4.2 PREPARAÇÃO DAS MEMBRANAS DE QUITOSANA PURAS E RETICULADAS
.................................................................................................................................. 30
4.3 OBTENÇÃO DA CURVA DE CALIBRAÇÃO DA TETRACICLINA ...................... 31
4.4 ESTUDOS DE ADSORÇÃO DA TETRACICLINA NAS MEMBRANAS DE
QUITOSANA NÃO RETICULADAS E RETICULADAS ............................................. 31
4.5 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE INTUMESCIMENTO ..................................... 31
4.6 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DAS MEMBRANAS POLIMÉRICAS DE
QUITOSANA ............................................................................................................. 32
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 33
5.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MEMBRANAS DE QUITOSANA ............................... 33
5.2 DETERMINAÇÃO ÍNDICE DE INTUMESCIMENTO ........................................... 39
5.3 ESTUDOS DE ADSORÇÃO DE TETRACICLINA ............................................... 40
6. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 47
7. REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 48
16
1. INTRODUÇÃO
A quitosana é um polissacarídeo obtido por meio da desacetilação da quitina
em meio básico, sendo um dos biopolímeros mais utilizados e promissores que
apresenta propriedades antimicrobianas excelentes contra diversos microrganismos
(bactérias, leveduras e fungos). A partir da quitosana podemos obter filmes
biodegradáveis que podem ser usados em inúmeras aplicações, como para produção
de embalagens de biomateriais para alimentos (SABBAH et al., 2019) além de
diferentes aplicações biomédicas (AHMAD et. al., 2017; PARSA; PAYDAYESH;
DAVACHI, 2019).
Este polissacarídeo derivado da quitina, que é componente principal
encontrado em cascas de crustáceos, apresenta como suas vantagens mais
importante a sua biocompatibilidade e biodegradabilidade. A caracterização da
quitosana é realizada através da presença de dois grupos funcionais presentes em
sua estrutura, tanto os grupos hidroxila como os grupos amino, sendo que para
realizar a caracterização deste polímero necessita que ele seja solúvel em meio
levemente ácido e apresente um grau de desacetilação (DD) de no mínimo 50 %
(BONILLA et al., 2019; BRITO et al., 2019).
As membranas são barreiras seletivas para determinadas espécies que
consistem em uma camada fina permeável e semipermeável entre duas fases (líquida
e gasosa). Desta forma, a produção de membranas poliméricas apresenta-se como
uma alternativa de pesquisa muito promissora, sendo de baixo custo de energia e de
fácil operação (SOONTARAPA; ARNUSAN, 2019; TABRIZ et al., 2019). Estas
membranas são muito utilizadas para a remoção de poluentes, como corantes,
fármacos e metais pesados de águas residuais (HU et al., 2018; NADOUR;
BOUKRAA; BENABOURA, 2019; YU, Hang et al., 2019).
O processo de reticulação consiste na junção de cadeias poliméricas por meio
de ligações covalentes ou iônicas. Este processo ocorre por meio de uma reação
química ou pela existência de interações físicas entre dois polímeros diferentes ou
entre o agente reticulador e o polímero (NETO et al., 2005). A reação de reticulação
pode causar a diminuição do número de sítios ativos de adsorção, pois nessa reação
17
temos os grupos funcionas presentes na cadeia polimérica da quitosana interagindo
com o agente reticulante (ZHANG, Nana et al., 2011).
A tetraciclina, fármaco da classe dos antibióticos, apresenta baixa volatilidade
e um caráter altamente hidrofílico, sendo bastante encontrada em águas residuais da
pecuária (RYDZYŃSKI et al., 2019; WU et al., 2019). Esse fármaco de fórmula
molecular C22H24N2O8 é constituído por grupos amina, dimetilamino e hidroxil fenólico
em sua estrutura química, sendo que esses grupos podem ser protonados e
desprotonados através de reações químicas (PARSA; PAYDAYESH; DAVACHI,
2019; XIE et al., 2019; ZHANG, Xiaonuo et al., 2019; ZHAO, Yanping et al., 2013).
O grande uso desse antibiótico acarreta a poluição do ambiente de água e solo,
por isso, foram desenvolvidas metodologias para remoção de tetraciclinas nesses
ambientes. Os processos de adsorção são utilizados para remover a tetraciclina da
água, como por exemplo a utilização de membranas que adsorvem o fármaco
presente no meio aquoso (LU et al., 2017; ZHANG et al., 2019). Os processos de
adsorção apresentam uma grande capacidade para realizar a purificação da água
removendo vários tipos poluentes presentes em águas residuais. Esses processos
são altamente utilizados, pois eles são de baixo custo, alta eficiência e fácil operação,
além de ter um consumo moderado de energia (MOHAMMED et al., 2019).
Adsorção pode ser química (quimissorção) ou física (fisissorção), dependendo
da interação entre a superfície e o adsorvato, sendo que na adsorção química temos
a formação de ligações químicas entre o adsorvato e a superfície por meio de uma
reação química e na adsorção física temos somente a formação de ligações físicas
entre o adsorvente e o adsorvato, conhecida como forças Van der Waalls e interações
eletrostáticas, consistindo assim em um processo de adsorção reversível (KECILI;
HUSSAIN, 2018; RACKLEY, 2010).
18
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Este trabalho tem como objetivo preparar e caracterizar membranas de
quitosana reticuladas e não reticuladas e avaliar seu potencial uso na adsorção de
tetraciclina.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
(a) Desenvolver uma metodologia para o preparo das membranas de quitosana
reticuladas e não reticuladas.
(b) Avaliar a influência da adição de ácido sulfúrico na adsorção do fármaco.
(c) Avaliar a capacidade de adsorção do fármaco tetraciclina, a partir das
medidas de UV-Vis, para as diferentes membranas utilizadas.
(d) Caracterizar as membranas de quitosana (reticuladas e não reticuladas)
através das análises de espectroscopia de infravermelho (IV), análises térmicas
(DSC), difração de Raio-X e determinação do índice de intumescimento (I).
19
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 QUITOSANA
A quitosana (CS), derivado da quitina que está presente no exoesqueleto de
crustáceos, apresenta a característica de ser altamente ativa pelo fato de ser
constituída de grupos hidroxila e de aminas primárias e secundárias em sua estrutura
(Figura 1), o que possibilita a interação com outros polímeros e moléculas biológicas
(CHATTERJEE; GUHA; CHATTERJEE, 2019).
Figura 1 – Representação esquemática da estrutura química da quitosana.
A quitosana e a quitina são classificadas como polissacarídeos lineares e são
constituídas de unidades de N-acetil-2-amino-2-desoxi-D-glicose e 2-amino-2-desoxi-
D-glicose. A quitina apresenta menos unidades de 2-amino-2-desoxi-D-glicose,
tornando assim esse polissacarídeo menos solúvel em meio ácido, diferentemente da
quitosana que apresenta mais unidades de 2-amino-2-desoxi-D-glicose, o que a torna
solúvel em meio aquoso ácido (pH < 7), através da protonação de grupos amino
(LEBEDEVA et al., 2019; MITTAL et al., 2018).
O grau de desacetilação (DD) da quitosana é definido a partir da razão molar
das unidades de N-acetil-2-amino-2-desoxi-D-glicose e 2-amino-2-desoxi-D-glicose
que constituem a sua estrutura. Quando o DD é superior a 50% o polímero é
considerado como sendo a quitosana e, abaixo de 50%, o biopolímero referido é a
quitina (VILLAR-CHAVERO et al., 2019).
20
A quitosana é biodegradável, biocompatível, hidrofílica e não é tóxica, além de
apresentar propriedades antibacterianas, ser de baixo custo de obtenção, ter
propriedades mucoadesivas e permite liberação controlada de fármacos (ALBADARIN
et al., 2017; SHARIF et al., 2019; USMAN et al., 2019; ZHOU et al., 2014). Estas
propriedades desejáveis encontradas na quitosana tem gerado muitas aplicações na
área farmacêutica e médica (PANITH et al., 2016). Dentre as aplicações
farmacêuticas, podemos destacar o seu uso para a produção de comprimidos, géis e
cápsulas (REN, Guang et al., 2019).
A solução de quitosana com pH levemente ácido pode interferir nas
propriedades morfológicas e reológicas e pode melhorar a solubilidade da CS,
podendo em certas condições formar um hidrogel assumindo um comportamento
viscoelástico (KIM et al., 2019). A partir do processamento da quitosana em diferentes
condições é possível realizar estudos de adsorção com a quitosana na forma de pó,
microesferas, flocos, hidrogéis, filmes e membranas (COLOBATIU et al., 2019; REN,
Lili et al., 2019).
Os grupos hidroxila e amino presentes na estrutura da quitosana são utilizados
como sítios de reação em estudos de adsorção tanto para poluentes como para
analitos de interesse. O caráter catiônico apresentado por este polissacarídeo em
meio ácido é proveniente da presença destes grupos funcionas na sua estrutura,
possibilitando assim a ocorrência de interações eletrostáticas entre os sítios positivos
da quitosana com outros analitos carregados negativamente. Algumas deficiências
são encontradas na quitosana, como a baixa porosidade, a baixa área de superfície,
a sensibilidade ao pH e a baixa estabilidade. Além de ser um mau condutor de
eletricidade e muito frágil por causa da sua alta temperatura de transição vítrea (KAN
et al., 2019; USMAN et al., 2019; ZHANG, Yuwei et al., 2009).
Desta forma, a modificação química da quitosana é uma área de pesquisa
interessante devido seus derivados apresentarem uma melhor solubilidade, através
da adição de grupos hidrofílicos na cadeia lateral da estrutura do polímero e, a
introdução de cadeias hidrofóbicas na sua estrutura possibilita um maior controle na
administração de fármacos quando comparado com a quitosana não modificada. Essa
característica hidrofóbica apresentada pelo derivado da CS melhora o efeito
antimicrobiano, consequentemente, favorece a interação entre as células bacterianas
21
e as moléculas do polímero. Além de melhorar as suas características físico-químicas,
o que permite o desenvolvimento de muitas aplicações (BRAZ et al., 2018;
HARUTYUNYAN et al., 2019; JAISWAL et al., 2019).
3.2 MEMBRANAS DE QUITOSANA
Membranas são conhecidas por ser uma barreira de camada fina permeável ou
semipermeável e seletiva entre duas fases, em que as fases presentes nos ambos
lados da membrana podem assumir a forma gasosa ou líquida. O estudo de
membranas tem sido um ramo de pesquisa promissor e de grande importância para o
sustento do ciclo da vida, sendo que elas são muito utilizadas para a purificação de
água (SOONTARAPA; ARNUSAN, 2019; TABRIZ et al., 2019).
As membranas são eficientes na remoção de corantes, fármacos, partículas,
microorganismos e metais presentes nas águas, além de remover vapores de água
presentes em correntes de gás (HU et al., 2018; LIANG; CHUNG, 2018; NADOUR;
BOUKRAA; BENABOURA, 2019; PEÑA-GÓMEZ et al., 2018; YU, Hang et al., 2019).
As membranas normalmente são barreiras seletivas que restringem a passagem de
microorganismos, nutrientes, moléculas orgânicas, íons metálicos inorgânicos e entre
outros poluentes (LIU, Di et al., 2019).
A tecnologia de membranas é um dos ramos mais promissores para o
tratamento de águas residuais, devido apresentar inúmeras vantagens, como o baixo
custo de energia, a fácil operação e a alta seletividade para realizar a separação, sem
ter a necessidade de utilizar produtos químicos adicionais. Além de ser uma
alternativa mais sustentável e amigável ao meio ambiente devido as suas diversas
vantagens e por permitir o desenvolvimento de processos mais limpos e de baixo
custo. Os processos baseados em membranas tem gerado muitas aplicações, sendo
bastante aplicada na ultrafiltração, filtragem de partículas, osmose direta, osmose
reversa e biorreator de membrana (DAMTIE et al., 2019; DAS et al., 2019; PAN et al.,
2019; YOU et al., 2019).
A principal dificuldade dos processos de filtração baseados em membranas é a
ocorrência de incrustação de membrana produzida ao longo do experimento, que é
gerada através da formação da camada de gel, do bloqueio e restrição de poros,
22
fazendo com que o custo de operação seja aumentado, o que necessita fazer a
manutenção e a limpeza da membrana, além de necessitar de uma maior demanda
de energia. Essa incrustação gera a diminuição da produtividade, da vida útil e da
qualidade da permeabilidade (LEJARAZU-LARRAÑAGA et al., 2020; ZHAO, Qi et al.,
2019).
Muitas estratégias foram aplicadas para superar essa dificuldade, como o
aumento da velocidade do fluxo cruzado e a utilização de promotores de turbulência,
porém ambas apresentam algumas limitações. O uso desses promotores não são
eficientes quando usados em sistemas com biocombustível, sendo que o aumento da
queda de pressão e da resistência especifica média à filtragem são gerados devido
ao aumento da velocidade de fluxo (SOESANTO et al., 2019).
Os materiais propostos para serem matéria-prima para a produção de
membranas devem apresentar algumas características, como natureza
semipermeável, hidrofílica, assimétrica e, geralmente, biocompatível, além de realizar
o melhoramento da química de superfície e o tamanho dos poros (STAMATIALIS et
al., 2008). A quitosana é um dos materiais que apresentam a capacidade de formar
membranas e filmes flexíveis, sendo que o solvente utilizado é evaporado da solução
de quitosana em placas de Petri consistindo assim em uma metodologia de
preparação direta que apresenta um alto rendimento (LIN; VENAULT; CHANG, 2019;
MENEZES et al., 2020). Através dos processos de modificação química de
membranas, como a reticulação química, temos o aumento da característica
antiplastificante da membrana e a diminuição dos movimentos das cadeias do
polímero devido as cadeias serem interligadas através de ligações químicas (NETO
et al., 2005; XU et al., 2019).
3.3 RETICULAÇÃO E AGENTES RETICULANTES
Alguns métodos foram desenvolvidos para melhorar a resistência mecânica e
a estabilidade química das membranas de quitosana, como o processo de reticulação
que são processos que utilizam agentes reticulantes que modificam quimicamente a
membrana devido a quitosana apresentar grupos reativos, como os grupos hidroxila
e aminas (ZHANG, Xin et al., 2020). A reação de reticulação pode reduzir o número
23
de sítios ativos no processo de adsorção, já que essa reação envolve os grupos
funcionas presentes na cadeia polimérica da quitosana (ZHANG, Nana et al., 2011).
A reticulação consiste em um processo em que as cadeias poliméricas são
ligadas através de ligações covalentes ou iônicas, sendo que ela pode ocorrer através
de uma reação química ou por meio de interações físicas entre dois polímeros
diferentes ou entre o agente reticulador e o polímero (NETO et al., 2005). A
reticulação química e a reticulação térmica faz com que o movimento das cadeias
poliméricas seja reduzido, consequentemente, temos o melhoramento da propriedade
antiplastificação da membrana polimérica (XU et al., 2019). Além disto, a reação de
reticulação pode reduzir o número de sítios ativos no processo de adsorção, já que
essa reação envolve os grupos funcionas presentes na cadeia polimérica da quitosana
(ZHANG, Nana et al., 2011).
A reticulação iônica ocorre através de ligações iônicas usando agentes como o
ácido sulfúrico ou o tripolifosfato, podendo ser pela via homogênea ou heterogênea.
Na reticulação iônica utilizando ácido sulfúrico utilizando a via heterogênea, temos a
membrana sendo imersa em uma solução de ácido sulfúrico durante um certo tempo
e, após esse tempo, retira-se a membrana do contato com a solução do ácido e a
coloca para secar. Diferentemente da rota heterogênea, no processo de reticulação
pela via homogênea temos o ácido sulfúrico sendo adicionado na solução de
quitosana e, em seguida, coloca a mistura obtida em placas de Petri para secagem.
As membranas obtidas através da rota heterogênea apresentaram um maior grau de
reticulação, uma menor capacidade de absorção de água em meio ácido e uma menor
estabilidade térmica (MARQUES et al., 2016).
A natureza do agente reticulador interfere na reticulação da quitosana, sendo
que a CS pode ser reticulada covalentemente ou ionicamente. Os produtos químicos
utilizados na reticulação covalente são tóxicos, como o glutaraldeído e glioxal, sendo
que essa reticulação ocorre por meio de ligações covalentes entre as cadeias
poliméricas. Outras formas de reticular as cadeias poliméricas foram desenvolvidas,
como a reticulação iônica, além de utilizar agentes de reticulação natural, como a
genipina (GIERSZEWSKA; OSTROWSKA-CZUBENKO, 2016).
24
3.4 TETRACICLINA
A tetraciclina (TC) é um fármaco do grupo dos antibióticos sendo constituída
pelos grupos amida (CONH2), dimetilamino (N(CH3)2) e hidroxil fenólico em sua
estrutura (Figura 2), sendo assim considerada uma molécula anfifílica de estrutura
tetracíclica que apresenta vários grupos funcionais ionizáveis. A TC de fórmula
molecular C22H24N2O8 é solúvel em água, estável, biologicamente ativa e hidrofílica
(PARSA; PAYDAYESH; DAVACHI, 2019; XIE et al., 2019).
Figura 2 – Representação esquemática da estrutura química da tetraciclina.
Os grupos funcionais presentes na estrutura da tetraciclina podem sofrer
reações de protonação e desprotonação. Na estrutura química da TC temos quatro
anéis aromáticos ligados a vários grupos ricos em elétrons (ZHANG, Xiaonuo et al.,
2019; ZHAO, Yanping et al., 2013).
A tetraciclina é um antibiótico de amplo espectro, utilizado para o tratamento de
infecções por bactérias Gram positivas e Gram negativas além de fungos e alguns
protozoários. Seu consumo frequente pode causar descoloração dos dentes, além de
inibir o crescimento esquelético do feto e gera uma formação incompleta da matriz
orgânica do esmalte dentário. Por sua vez gera inúmeros efeitos colaterais no sistema
gastrointestinal, renal, nervoso, hepático e hematológico (ALOK; CHAUDHURY, 2016;
FENG et al., 2016; GUNJAL et al., 2019).
A metabolização da tetraciclina é errática em animais e no ser, sendo que após
a administração deste antibiótico tem-se o aumento da concentração de tetraciclinas
no meio ambiente gerado pela alta afinidade da tetraciclina com a matéria orgânica
25
presente no solo (WANG, Qiang et al., 2019; XIONG et al., 2018). As tetraciclinas são
amplamente utilizadas como medicamentos veterinários devido apresentarem baixa
toxicidade e serem de baixo custo. Muitos métodos foram desenvolvidos para realizar
a remoção de tetraciclinas de águas residuais, como adsorção, degradação
fotocatalítica, biodegradação anaeróbica e degradação por microondas (DANTAS et
al., 2017; YUE; SHEN; GE, 2019).
3.5 PROCESSOS DE ADSORÇÃO
Na fronteira entre duas fases ocorrem vários processos químicos, físicos e
biológicos, mas determinados processos só ocorrem na interface. A adsorção é um
processo que consiste na variação da concentração de um analito na interface em
relação as fases vizinhas. O sistema do processo de adsorção depende da natureza
das fases de contato, podendo ser gás-líquido, líquido-líquido, líquido-sólido e gás-
sólido (DABROWSKI, 2001).
O termo adsorção refere-se a um processo em que temos o acúmulo de
moléculas em uma camada interfacial, sendo que o processo inverso consiste na
dessorção. No processo de adsorção temos duas espécies em estudo denominadas
de adsorvente, que é o material que tem a capacidade em adsorver uma espécie
química, e adsorvato, que é o material que apresenta a capacidade de se adsorver
em uma determinada região interfacial de um adsorvente (DABROWSKI, 2001).
Adsorção pode ser classificada, dependendo da interação entre a superfície e
as moléculas, como adsorção química (quimissorção) e adsorção física (fisissorção).
Na adsorção química temos a formação de ligações químicas entre o adsorvato e a
superfície através de uma reação química. Já na adsorção física ocorre as ligações
fracas entre o adsorvente e o adsorvato por meio das forças Van der Waalls e
interações eletrostáticas, em que consiste em um processo de adsorção reversível. A
quimissorção é considerada mais lenta que a fisissorção e, geralmente, temos a
formação de uma monocamada na adsorção química, sendo que na adsorção física
podemos ter a formação de multicamadas na superfície do adsorvente (KECILI;
HUSSAIN, 2018; RACKLEY, 2010).
26
Os estudos de adsorção apresentam uma grande capacidade para realizar o
tratamento de vários poluentes presentes em soluções aquosas, devido ser um
processo de baixo custo, alta eficiência, fácil operação, por ter um consumo moderado
de energia e entre outras vantagens (MOHAMMED et al., 2019). Esses estudos são
altamente aplicados em tratamento de águas para remoção de poluentes, como
fármacos, corantes, metais pesados e entre outros (BAIG; UDDIN; GONDAL, 2019;
LUJÁN-FACUNDO et al., 2019; SETHY; PRADHAN; SAHOO, 2019).
3.6 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO
3.6.1 Espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-Vis)
A espectroscopia estuda a interação entre a radiação eletromagnética e a
matéria que resulta em absorções, emissões e dispersões da radiação incidente. Essa
técnica espectroscópica é dividida em espectroscopia atômica e molecular. A
espectroscopia de UV-Vis é um dos métodos espectroscópicos que detecta interações
entre a matéria e a radiação na faixa de comprimento de onda do espectro entre 200
a 780 nm (POWER et al., 2019).
A radiação absorvida pelo analito gera a excitação dos elétrons presentes nas
moléculas do analito, ou seja, ocorre uma transição eletrônica em que os elétrons
passam para níveis de energia mais altos (CROWLEY, 2020). A lei de Lambert-Beer
(Equação 1) expressa que a absorbância é proporcional a concentração do analito
(SKOOG et al., 2006).
𝐴 = Ɛ𝑏𝑐 (Equação 1)
Nesta equação, temos que A é a absorbância, ε é o coeficiente de absortividade
molar em L mol-1 cm-1, b é o caminho óptico em cm e c é a concentração do analito
em mol L-1.
3.6.2 Espectroscopia de Infravermelho (IV)
A espectroscopia de infravermelho é uma espectroscopia de absorção em que
a radiação eletromagnética interage com a matéria gerando transições vibracionais,
27
ou seja, a molécula absorve a energia suficiente para gerar a transição entre dois
níveis vibracionais, sendo assim classificada como uma espectroscopia vibracional. A
radiação na região do infravermelho absorvida por uma molécula gera durante o seu
movimento vibracional ou rotacional uma variação no momento dipolo que,
consequentemente, gera um campo que interage com o campo elétrico produzido pela
radiação (HOLLER; SKOOG et al., 2009).
A espectroscopia IV é amplamente utilizada para determinação dos grupos
funcionais presentes na molécula através das medidas de absorção, sendo muito
usada para identificar qualitativamente as moléculas orgânica além de identificar
espécies inorgânicas e biológicas. A identificação de uma espécie química por meio
da espectroscopia de IV consiste em duas etapas, primeiro a identificação dos grupos
funcionais presentes na molécula e depois comparar o espectro obtido com espectros
de compostos puros. Neste caso, quando temos o espectro do composto
desconhecido semelhante ao espectro de um composto puro (impressão digital do
composto), logo, podemos concluir que temos dois compostos idênticos (HOLLER;
SKOOG et al., 2009).
3.6.3 Difração de Raio-X (DRX)
O Wilhelm Röntgen em 1895 descobriu a natureza dos raios X e a técnica de
difração de raio-X foi proposta pelo físico alemão Max von Laue em 1912. Através do
experimento de von Laue, que consistiu em incidir um feixe de raios X em direção a
um cristal de sulfato de cobre, foi possível provar que os raios X são ondas
eletromagnéticas que apresentam comprimentos de ondas curtos em relação aos da
luz visível por meio da análise do padrão de difração obtido. Além demostrar que os
cristais são constituídos de um conjunto de átomos distribuídos no espaço
ordenadamente com distâncias características. Com essas descobertas o Prêmio
Nobel de Física foi concebido ao von Laue em 1914 (LAMAS et al., 2017).
A técnica de DRX é utilizada para determinar a estrutura cristalinas de vários
tipos de materiais, a fim de compreender as suas propriedades, que consiste na
capacidade dos cristais de difratar os raios X de forma característica permitindo a
identificação da estrutura das fases cristalinas. A partir da posição do pico podemos
28
investigar a composição química e o grupo espacial do cristal, além de realizar uma
análise qualitativa de fase. Enquanto que através da intensidade do pico podemos
investigar a estrutura do cristal, analisar a textura e a fase quantitativa, sendo que a
partir da forma do pico podemos obter informações sobre as contribuições da amostra,
como microesferas e tamanho cristalitos (EPP, 2016).
3.6.4 Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC)
A calorimetria exploratória diferencial é uma técnica de análise que foi derivada
da análise térmica diferencial (DTA), sendo subdividida em DSC de fluxo de calor e
DSC de compensação de potência. Os dois tipos de equipamentos diferem em seus
limites de temperatura, sendo essa variação de temperatura na faixa de -180 a 725
ºC. Na curva de DSC presente na Figura 3, que mostra ao fluxo de calor em função
da temperatura, podemos observar a existência de dois picos originados devido as
variações de entalpia (endotérmica e exotérmica) (CANEVAROLO Jr., 2004).
Figura 3 - Apresentação de uma curva de DSC. Adaptado por (CANELAVORO Jr., 2004).
O pico endotérmico refere-se à ocorrência de eventos endotérmicos em
amostras, como a reação de redução, fusão e dessorção. Por outro lado, os eventos
29
exotérmicos geram a formação do pico exotérmico referente a cristalização, reações
de polimerização, absorção, oxidação, degradação oxidativa e entre outros. Alguns
fatores interferem nas curvas de DSC, sendo que esses fatores podem ser
instrumentais ou devido a característica da amostra. Os fatores instrumentais, como
a atmosfera do forno e a razão de aquecimento, são aqueles que não podem ser
alterados pelo operador. Por outro lado, os fatores devido a característica da amostra,
como a massa e a forma, podem ser facilmente alterados (CANEVAROLO Jr., 2004).
30
4. MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 MATERIAIS
A quitosana foi adquirida da Polymar LTDA e apresenta um grau de
desacetilação de 85%. O ácido acético glacial P.A. 99,7% utilizado foi obtido da
Ultrapure Chemicals do Brasil LTDA, o hidróxido de sódio micropérola P.A. 98%
adquirido da LABSYNTH Produtos para Laboratórios LTDA (Synth), o ácido sulfúrico
P.A. 95-99% foi adquirido Sigma-Aldrich e a tetraciclina foi adquirida da A Fórmula.
Todos os materiais foram utilizados assim como recebidos.
4.2 PREPARAÇÃO DAS MEMBRANAS DE QUITOSANA PURAS E RETICULADAS
A solução de quitosana 2% (m/v) foi obtida através da pesagem do polímero
em pó que foi dissolvido em uma solução de ácido acético 2% (v/v) por 24 h, sob
agitação mecânica utilizando um orbital shaker (modelo OS 10 basic) produzido pela
IKA (Laboratory Equipment). Após as 24 h, a solução obtida foi filtrada para retirar
todas as impurezas, usando primeiro um filtro de náilon e, em seguida, um filtro
Millipore® Millex com diâmetro de poro de 0,40 µm.
Após a filtração foram adicionados 25 mL desta solução em placa de Petri que,
posteriormente, foram colocadas numa estufa aberta sob a temperatura controlada
(50 ºC ± 1 ºC) durante 4 h. Nas membranas de quitosana secas nas placas de Petri,
foi adicionado uma solução de NaOH 5% (v/v) para a neutralização das membranas
durante 2 h. Após este período, as membranas foram retiradas das placas e lavadas
com água bidestilada até a neutralização (acompanhada pela medida de pH). Por fim,
foram colocadas em extensor durante 24 h à temperatura de 25 ºC ± 1 ºC para
secagem. Após a secagem, foram mantidas em um dessecador até o momento do
uso.
O preparo das membranas reticuladas seguiu o mesmo procedimento das
membranas puras, no entanto, a partir da solução filtrada, foi adicionado ácido
sulfúrico na proporção de volume 1:30 (H2SO4/Solução após filtração, v/v). Após esta
etapa, o procedimento seguiu de maneira idêntica como para as membranas puras.
31
4.3 OBTENÇÃO DA CURVA DE CALIBRAÇÃO DA TETRACICLINA
A curva de calibração da tetraciclina foi construída em triplicata em 7 diferentes
concentrações (0,0448 g/L, 0,0224 g/L, 0,0112 g/L, 0,0056 g/L, 0,0028 g/L, 0,0014 g/L
e 0,0007 g/L), sendo que a absorbância dessas soluções foi medida no comprimento
de onda máximo de absorbância - 358 nm. As leituras das absorbâncias foram
realizadas em um espectrofotômetro de UV-Vis (Genesys 10 UV-Vis, Thermo Electron
Corporation, USA) utilizando uma cubeta de quartzo com caminho óptico de 1 cm. A
solução estoque de tetraciclina (0,56 g/L) foi preparada após a pesagem da tetraciclina
em uma balança analítica (precisão 0,0001 g) e completado o volume com água
bidestilada em um balão volumétrico de 200 mL (m:v). A partir da solução estoque
foram obtidas soluções nas sete concentrações da curva analítica (v:v).
4.4 ESTUDOS DE ADSORÇÃO DA TETRACICLINA NAS MEMBRANAS DE QUITOSANA NÃO RETICULADAS E RETICULADAS
Os estudos de adsorção da tetraciclina foram realizados a partir de uma
solução de tetraciclina na concentração de 0,0448 g/L em comprimento de onda de
358 nm. Esta solução foi colocada em contato com a membrana em temperatura e pH
controlados, 37 ºC e 6,8, respectivamente, para simular intestino e em volume definido
e controlado de 100 mL da solução de tetraciclina (0,0448 g/L). A adsorção da
tetraciclina seguiu sob agitação magnética (150 rpm) da solução até o final do teste.
Este estudo foi acompanhado por leituras no espectrofotômetro de UV-Vis de 5 em 5
minutos durante os primeiros 30 min de contato entre a membrana e a solução do
fármaco, depois em 1 h e a cada 1 h durante 10 h e, posteriormente, a cada 24 h onde
foi retirado o sobrenadante da solução para leitura. Através da curva de calibração
foram obtidas as concentrações resultantes de tetraciclina na solução.
4.5 DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE INTUMESCIMENTO
32
Os ensaios de intumescimento das membranas foram realizados utilizando
uma balança analítica (Micronal S/A Mettler Toledo, modelo AL204). As membranas
foram pesadas secas para determinação da massa inicial e depois foram colocadas
submersas em meio com pH controlado (6,8) à temperatura de 25 ± 2°C. Em tempos
pré-determinados a membrana foi retirada do meio aquoso e com um papel tolha foi
removido o excesso de água e, em seguida, a membrana foi pesada. Este
procedimento foi repetido a cada 1 hora durante as primeiras 10 horas de experimento
e, após este período, foram realizadas medidas em 24 e 48 horas. O índice de
intumescimento (I) foi calculado utilizando a Equação 2, em que mt é a massa no
tempo t de experimento e mo é massa da membrana seca ou massa inicial.
𝐼 = [(𝑚𝑡 − 𝑚𝑜)
𝑚𝑜] 𝑥 100
(Equação 2)
4.6 CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DAS MEMBRANAS POLIMÉRICAS DE QUITOSANA
As membranas não reticuladas e reticuladas foram caracterizadas antes e após
o contato com o fármaco. A caracterização físico-química ocorreu através da técnica
de espectroscopia por infravermelho utilizando um espectrofotômetro de
infravermelho por transformada de Fourier (Shimadzu, PIKE Technologies, EUA), por
difração de raios-X (DRX) utilizando um difratômetro de mesa Bruker D2 Phaser
(Bruker, Alemanha) e por análise térmica - DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial)
utilizando um Calorímetro exploratório diferencial (Q20, TA Instruments) numa razão
de aquecimento de 10 ºC/min.
33
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
5.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MEMBRANAS DE QUITOSANA
A espectroscopia de infravermelho foi utilizada para caracterizar os principais
grupos funcionais da quitosana e investigar a presença da tetraciclina na cadeia
polimérica da quitosana, desta forma foram avaliados os espectros da tetraciclina
(Figura 4) e o das membranas CS, CST, CSR e CSRT (Figura 5).
Figura 4 - Espectro de FTIR da tetraciclina.
A Figura 4 apresenta o espectro de FTIR da tetraciclina em que mostra os picos
intensos em 3394-3230 cm-1 referentes as absorções de O-H e N-H e em 3010-2914
cm-1 atribuídos ao C-H de aromáticos. Os picos referentes a flexão aromática do C-H
e CH3 são, respectivamente, 1456 e 1355 cm-1. Os picos vibracionais que se
estendem de 2752-2610 e 1674-1523 cm-1 são referentes, respectivamente, ao
alongamento CH3 e alongamento C=C. O pico em 1581 cm-1 é referente a deformação
angular simétrica do plano do grupo NH2. Os picos de 1247 a 1176 cm-1 foram
atribuídos, respectivamente, ao alongamento C-N e C-C. As bandas observadas em
1672 e 1616 cm-1 são atribuídas, respectivamente, a C-O e a C=C do anel aromático
(CARONI et al., 2012; PARSA; PAYDAYESH; DAVACHI, 2019).
34
A Figura 5 apresenta os espectros das membranas CS, CSR, CST e CSRT. No
espectro de IV da quitosana temos algumas bandas características referentes as
absorções do grupo NH2 (amida I) em 1590 cm-1, a absorção da ligação CO (amida II)
em 1647 cm-1 e as absorções de NH e/ou OH em torno de 3420 cm-1, além da banda
em 1154 cm-1 atribuída ao alongamento antissimétrico da ponte C-O-C (CARONI et
al., 2012; MARQUES, 2015).
Figura 5 - Espectros de FTIR das membranas de quitosana.
No espectro da membrana CS (Figura 5) podemos observar que temos a
presença de bandas características da quitosana. Os picos observados em 1558 e
1652 cm-1 são atribuídos, respectivamente, ao grupo NH2 (amida I) e a ligação CO
(amida II). As bandas em 1136 e 3392 cm-1 são referentes, respectivamente, ao
alongamento antissimétrico da ponte C-O-C e as absorções de OH e NH.
Através do espectro da membrana CST (Figura 5) podemos observar tanto
bandas características da quitosana como da tetraciclina. As bandas características
da quitosana podem ser observadas em 1629 cm-1 referente a ligação CO (amida II),
1581 cm-1 atribuída ao grupo NH2 (amida I), 3433 cm-1 referentes as absorções de NH
35
e OH e 1168 cm-1 atribuída ao alongamento antissimétrico da ponte C-O-C. É possível
observar as seguintes bandas características da tetraciclina: 1168 cm-1 referente ao
alongamento C-C, 1654 cm-1 atribuída ao alongamento C=C, 1363 cm-1 referente a
flexão aromática do CH3, 2879 cm-1 atribuída a CH de aromáticos, 1710 cm-1 referente
a ligação C-O e 1481 cm-1 atribuída a flexão aromática do CH. Além da banda em
torno de 3433 cm-1 também referente as absorções de NH e OH, desta forma
mostrando a interação da membrana com o fármaco.
A partir do espetro da membrana CSR da Figura 5 podemos observar as
bandas características da quitosana assim como no espectro da membrana CS. Além
da banda pequena em 1151 cm-1 é sobreposta por uma banda em 1060 cm-1 devido
a presença dos íons SO42- na matriz polimérica. Através da comparação entre os
espectros das membranas CSR e CS (Figura 5) é possível observar o aparecimento
de uma banda em torno de 1060 cm-1 referente ao SO42- adicionado à matriz
polimérica através do processo de reticulação. Assim, podemos concluir que a
membrana de quitosana passou pelo processo de reticulação com o ácido sulfúrico e
tornou-se uma membrana de quitosana reticulada.
O espectro da membrana CSRT da Figura 5 podemos observar bandas
características da quitosana: 2933-3595 cm-1 referente as absorções de OH e NH,
1598-1568 cm-1 atribuída a absorção do grupo NH2 (amida I), 1647 cm-1 referente a
ligação C=O (amida I) e 1151 cm-1 atribuída ao alongamento antissimétrico da ponte
C-O-C. Além dessas bandas características da CS temos também bandas
características da tetraciclina: 3600-2900 cm-1 referente as absorções de NH e/ou OH
e de CH de aromáticos, 2922-2848 cm-1 atribuída ao alongamento de CH3, 1647 cm-1
referente a absorção da ligação CO e 1240-1190 cm-1 referente ao alongamento C-N.
Pela análise do DRX é possível observar que a quitosana é um sólido
semicristalino que apresenta três picos característicos (2θ = 10º, 2θ = 20º e 2θ = 28º),
sendo que o pico em 2θ = 10º é referente ao cristal hidratado gerado pelas ligações
de hidrogênio entre os grupos amino da quitosana com as moléculas de água. Os
picos de 2θ = 20º e 28º são atribuídos a rede cristalina regular da quitosana (LEMES
et al., 2018). As análises de DRX realizadas das membranas CS, CSR, CST e CSRT
estão apresentadas na Figura 6.
36
Figura 6 - DRX das membranas de quitosana.
Através dos difratogramas de raios-X das membranas CS e CSR vemos que a
área do pico em 2θ = 10º sofre uma diminuição devido o processo de reticulação,
porém na mesma posição, enquanto que o pico 2θ = 20º permanece com a mesma
área praticamente e sem ser descolado quanto a sua posição. O pico 2θ = 28º é mais
acentuado no difratograma da membrana CSR. O desaparecimento da primeira
reflectância (2θ = 10º) pode ser explicado pela formação da interação quitosana-
tetraciclina após a TC ser adsorvida na membrana, em que a tetraciclina substitui as
moléculas de água presente na interação intermolecular quitosana-água.
A mudança no padrão dos difratogramas de DRX do biopolímero devido a
adsorção da tetraciclina nas membranas é possível observar através do pico 2θ = 20º,
o qual aparece nas membranas CS e CSR. Assim, a presença de novos picos intensos
característicos de um material mais cristalino que a quitosana, os quais são atribuídos
a tetraciclina (TAKARA et al., 2019) confirma a adsorção do fármaco na membrana.
A cristalinidade de um determinado material depende da mobilidade
macromolecular e do aumento ou não das interações intermoleculares e
intramoleculares existentes (DAS CHAGAS, 2017). Esses dois fatores dependem da
37
forma com que a tetraciclina vai interferir no arranjo macromolecular da CS. Os valores
de percentual de cristalinidade são apresentados na Tabela 1, os quais foram
calculados através da equação abaixo e as áreas foram obtidas através de cálculos
de integração utilizando operações no programa Origin Pro 8. Temos que XC é o
percentual de cristalinidade, Ac é a soma das áreas das regiões cristalinas e At é a
área total do difratograma (soma das áreas das regiões cristalinas e amorfas).
𝑋𝐶 = (𝐴𝑐
𝐴𝑡 ) 𝑥 100
(Equação 3)
Tabela 1 - Percentual de cristalinidade para as membranas CS.
Membranas XC (%)
CS não reticulada 19,7
CS reticulada 9,4
A partir dos dados do percentual de cristalinidade, podemos observar que o
processo de reticulação provocou a diminuição no percentual, em que a membrana
CS apresentou o maior grau de cristalinidade igual a 19,7 %. O processo de
reticulação diminui diretamente a mobilidade da cadeia polimérica devido as cadeias
estarem interligadas via íon sulfato (Figura 15), o que restringe o processo de
cristalização (DAS CHAGAS, 2017).
As análises de DSC (Calorimetria Exploratória Diferencial) foram realizadas a
fim de conhecer o processo de degradação da quitosana presente nas membranas de
quitosana (CS, CST, CSR e CSRT). Além disso, foi observada a degradação da
tetraciclina presentes nas membranas após os estudos de adsorção. Através das
curvas de DSC (Figura 7), podemos observar que a degradação da macromolécula
consiste em um processo exotérmico e a perda de água consiste em um processo
endotérmico (BOGGIONE et al., 2017; LEBEDEVA et al., 2019).
38
Figura 7 - DSC das membranas de quitosana.
A partir das temperaturas de degradação das membranas, podemos concluir
que existe uma diferença significativa entre a membrana CS e a membrana CSR em
termos energéticos, sendo que a membrana CS apresenta o maior valor de
temperatura de degradação (por volta de 295 ºC) quando comparada com a
membrana CSR devido ao processo de reticulação causar a diminuição da
estabilidade térmica da membrana de quitosana. Nas membranas de quitosana não
reticuladas e reticuladas com tetraciclina adsorvida (CST e CSRT), podemos observar
a diminuição significativa do pico endotérmico e do pico exotérmico quando
comparado com as membranas CS e CSR, devido a presença da tetraciclina, sendo
que os valores de temperatura observados são referentes, respectivamente, a
desidratação e degradação da tetraciclina.
A estrutura da tetraciclina apresenta menos grupos hidrofílicos que a da
quitosana, o que gera picos endotérmicos e exotérmicos menores quando
comparados com a quitosana, que apresenta muitos grupos hidroxílicos em sua
estrutura. A membrana CS e CSR apresentam picos mais intensos, já que quanto
maior o número de grupos hidrofílicos na sua estrutura, maior o número de ligações
de hidrogênio, consequentemente, maior será a energia para quebrar as ligações
39
presentes na macromolécula e maior será a temperatura de desidratação e
degradação (YAHIA et al., 2019; YU, Xiaolong et al., 2018).
5.2 DETERMINAÇÃO ÍNDICE DE INTUMESCIMENTO
Os experimentos para determinação do índice de intumescimento foram
realizados para analisar o comportamento das membranas em meio neutro (pH 6,8),
sendo que esse parâmetro interfere na capacidade de adsorção de espécies químicas
(AZMY et al., 2019). A Figura 8 apresenta o comportamento das membranas CS e
CSR em meio tamponado, pH 6,8.
Figura 8 - Índices de intumescimento em pH 6,8 das membranas CS.
A Figura 8 revela que ambas as membranas CS apresentaram o mesmo
comportamento com relação a capacidade de absorção de água, além de mostrar que
rapidamente ocorreu a absorção e logo o equilíbrio foi atingido até o final do teste.
Este comportamento mostra que a quitosana possui bastante afinidade com a água
devido a presença de grupos hidrofílicos em sua estrutura que podem interagir por
40
meio de ligações de hidrogênio. Na Tabela 2 podemos observar a média dos índices
de intumescimento das membranas não reticuladas e reticuladas.
Tabela 2 - Índice de intumescimento em pH 6,8.
Índice de Intumescimento (%)
Membranas pH 6,8
CS 58,62 ± 0,82
CSR 60,97 ± 0,54
Através da média obtida dos índices de intumescimentos (%) das membranas
CS e CSR presentes na Tabela 2, podemos concluir que o processo de reticulação
não interferiu diretamente no índice de intumescimento da membrana, já que a
membrana CS não reticulada e a CS reticulada apresentaram resultados semelhantes
quanto a capacidade de sorção de água, ou seja, os índices de intumescimentos
obtidos são praticamente os mesmos tendo assim um baixo desvio devido o equilíbrio
de absorção de água ter sido atingido rapidamente.
5.3 ESTUDOS DE ADSORÇÃO DE TETRACICLINA
A curva de calibração da tetraciclina foi obtida através da espectrofotometria de
UV-Vis em comprimento de onda de 358 nm em 7 concentrações diferentes. A
equação da reta foi gerada através dos pontos experimentais e apresentou um
coeficiente de correlação entre os pontos experimentais de 0,99956. A Figura 9
apresenta a curva de calibração da tetraciclina e a equação da reta.
41
Figura 9 - Curva de calibração da tetraciclina.
O coeficiente de correlação obtido é satisfatório, já que para ter uma boa
correlação entre os eixos o valor deve ser próximo de 1, ou seja, a relação
praticamente linear entre a concentração e a absorbância. A partir curva de calibração
foi possível calcular as concentrações do fármaco presente na solução de tetraciclina
durante e após o estudo de adsorção da tetraciclina com a membrana.
A avaliação da capacidade de absorção do fármaco nas membranas
poliméricas não reticuladas e reticuladas com espessura média de 50 µm estão
apresentadas na Figura 10. A Figura 10 apresenta as curvas da concentração (g/L)
em função do tempo (h) para as membranas CS não reticuladas e CS reticuladas.
42
Figura 10 - Curvas de adsorção de tetraciclina nas membranas CS.
Através da Figura 10 podemos observar o comportamento das membranas CS
e CSR quanto a capacidade de adsorção de tetraciclina, sendo que o processo de
adsorção ocorre de forma lenta. A membrana CS apresentou uma maior eficiência em
absorver o fármaco, como pode ser visto no gráfico (Figura 10), em que temos uma
diminuição mais significativa da concentração da tetraciclina quando em contato com
a membrana CS durante todo o tempo de contato.
A concentração de tetraciclina em solução decai muito lentamente depois de
72 h de contato com as membranas de quitosana. Assim, a capacidade de adsorção
da membrana CS é alta, porém o processo é lento. A fim de melhorar a capacidade
de adsorção, foram desenvolvidas membranas de quitosana reticuladas com ácido
sulfúrico, mas o processo de reticulação influenciou de maneira a diminuir a adsorção
de tetraciclina, sendo que menos da metade da tetraciclina pode ser adsorvida até o
final do teste (74 h).
Os estudos de adsorção foram realizados em pH 6,8, logo, temos a tetraciclina
na forma zwitteriônica, já que a TC em pH na faixa de 6,1 a 6,9 existe na forma
zwitteriônica (Figura 11). A quitosana em pH 6,8 temos a protonação dos grupos
43
aminos (Figura 12) devido a quitosana apresentar um pKa em torno de 6,5. Essa
protonação gera a repulsão eletrostática entre as cadeias do polímero, favorecendo
assim a adsorção de outras moléculas de água (DAS CHAGAS, 2017).
Figura 11 - Estrutura zwitteriônica da tetraciclina.
Figura 12 - Estrutura da quitosana protonada.
Os sítios ativos da quitosana em meio aquoso levemente ácido, que são os
grupos aminos protonados (-NH3+), interagem através de ligações puramente
eletrostáticas com o grupo hidroxila desprotonado da tetraciclina. Neste caso, temos
uma adsorção física devido a existência de interações eletrostáticas entre a
membrana e o fármaco, sendo apresentada de forma esquematizada na Figura 13.
44
Figura 13 - Esquema apresentando um mecanismo de sorção de tetraciclina em membranas de
quitosana.
A protonação da superfície da membrana CS permite a interação eletrostática
entre a cadeia do polímero com a tetraciclina (interação intramolecular) e aumenta a
repulsão entre as cadeias do polímero, o que facilita e favorece a entrada da
tetraciclina no processo de adsorção. A tetraciclina também interage através de
ligações de hidrogênio (dipolos permanentes e induzidos) com a superfície da
quitosana (CARONI, 2009). Logo, temos a diminuição das interações intermoleculares
e intramolecular entre as cadeias poliméricas da quitosana, já que antes da
protonação do grupo amino existiam interações intermoleculares e intramoleculares
entre as cadeias poliméricas (Figura 14).
Figura 14 - Esquema apresentando um mecanismo de interação entre as cadeias poliméricas da
quitosana.
45
O processo de reticulação iônica utilizando o ácido sulfúrico como agente
reticulante promove as interações intermoleculares presentes na Figura 15, em que
temos as cadeias poliméricas sendo aproximadas via ligação com o íon sulfato através
de interações eletrostáticas (SO42-).
Figura 15 - Reticulação iônica das membranas de quitosana. Adaptado por (CUI et al., 2008).
Neste processo de reticulação temos os grupos aminos protonados sendo
aproximados, já que após a protonação dos agrupamentos aminos presentes na
quitosana temos a repulsão eletrostática entre as cadeias, ou seja, temos a quebra
das interações intermolecular e intramoleculares promovendo assim o distanciamento
entre as cadeias poliméricas da quitosana (CARONI, 2009).
46
A adição do íon sulfato interligando as cadeias poliméricas da quitosana fez
com que grande parte dos sítios ativos de adsorção do fármaco, que neste caso são
os grupos aminos protonados, estivessem menos disponíveis, o que acarretou a
diminuição da capacidade de adsorção das membranas de quitosana reticuladas em
relação as membranas não reticuladas. Por isso, que a membrana CS apresentou a
maior capacidade de adsorção, já que temos a disponibilidade de mais sítios de
adsorção do fármaco, consequentemente, temos o aumento das interações da
superfície da membrana CS com a tetraciclina.
47
6. CONCLUSÃO
Neste trabalho, podemos concluir que a técnica de obtenção das membranas
não reticuladas e reticuladas apresentou resultados satisfatórios com relação ao
rendimento. Os índices de intumescimento mostraram que a reticulação não modificou
a capacidade de adsorção de água nas membranas de quitosana. Através dos
estudos de adsorção de tetraciclina nas membranas CS não reticulada e CS reticulada
podemos concluir que a CS não reticulada apresentou uma maior capacidade de
adsorção de tetraciclina, sendo que nas primeiras horas de experimento foi observado
a diminuição mais significativa devido aos sítios livres da quitosana. As análises de
DSC mostraram o efeito da tetraciclina nos processos de degradação e desidratação
das membranas, em que tanto o pico exotérmico como o pico endotérmico foram
deslocados. O pico exotérmico foi descolado para temperaturas menores e o pico
endotérmico para temperaturas maiores. Através das análises por infravermelho foi
possível caracterizar os principais grupos funcionais da quitosana e da tetraciclina,
além de analisar o efeito da tetraciclina nos espectros obtidos. Também foi possível
observar diferenças entre as membranas puras (CS e CSR) e as membranas com
tetraciclina (CST e CSRT) por meio das análises de DRX, pelo desaparecimento da
primeira reflectância e pelo aparecimento de picos na segunda refletância referentes
a tetraciclina presente nas membranas. Assim, concluímos que as membranas de
quitosana não reticuladas apresentaram resultados superiores na adsorção da
tetraciclina quando comparado com as membranas reticuladas com ácido sulfúrico,
sendo eficientes para remoção do fármaco em meios com pH controlado.
48
7. REFERÊNCIAS
AHMAD, Mudasir et al. Chitosan centered bionanocomposites for medical specialty
and curative applications: A review. International Journal of Pharmaceutics, [s. l.],
v. 529, n. 1–2, p. 200–217, 2017.
ALBADARIN, Ahmad B. et al. Activated lignin-chitosan extruded blends for efficient
adsorption of methylene blue. Chemical Engineering Journal, v. 307, p. 264–272,
2017.
ALOK, Amit; CHAUDHURY, N. K. Tetracycline hydrochloride: A potential clinical drug
for radioprotection. Chemico-Biological Interactions, v. 245, p. 90–99, 2016.
AZMY, Eman A.M. et al. Synthesis, characterization, swelling and antimicrobial
efficacies of chemically modified chitosan biopolymer. Journal of Molecular
Liquids, v. 284, p. 748–754, 2019.
BAIG, Umair; UDDIN, Mohammad Kashif; GONDAL, M.A. Removal of hazardous azo
dye from water using synthetic nano adsorbent: Facile synthesis, characterization,
adsorption, regeneration and design of experiments. Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, 2019.
BOGGIONE, María Julia et al. Synthesis and characterization of chitosan
membranes functionalized with amino acids and copper for adsorption of
endoglucanase. Powder Technology, v. 315, p. 250–257, 2017.
BONILLA, Franklin et al. Chitosan and water-soluble chitosan effects on refrigerated
catfish fillet quality. Food Bioscience, v. 31, n. May 2018, p. 100426, 2019.
BRAZ, Elton Marks de Araújo et al. Modified chitosan-based bioactive material for
antimicrobial application: Synthesis and characterization. International Journal of
Biological Macromolecules, v. 117, n. 2017, p. 640–647, 2018.
BRITO, E. L. et al. Superparamagnetic magnetite/IPEC particles. Colloids and
Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, v. 560, n. September
2018, p. 376–383, 2019.
49
CANEVAROLO Jr., Sebastião V. Técnicas de caracterização de polímeros. Artliber
Editora, 2004.
CARONI, Ana Luiza Porpino Fernandes. Estudos de adsorção de tetraciclina em
partículas de quitosana. 2009. 145 f. Tese (Doutorado em Química) – Instituto de
Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2009.
CARONI, A. L.P.F. et al. Tetracycline adsorption on chitosan: A mechanistic
description based on mass uptake and zeta potential measurements. Colloids and
Surfaces B: Biointerfaces, v. 100, p. 222–228, 2012.
CHATTERJEE, Sandipan; GUHA, Arun K.; CHATTERJEE, Bishnu P. Evaluation of
quantity and quality of chitosan produce from Rhizopus oryzae by utilizing food
product processing waste whey and molasses. Journal of Environmental
Management, v. 251, n. May, p. 109565, 2019.
COLOBATIU, Liora et al. Evaluation of bioactive compounds-loaded chitosan fi lms
as a novel and potential diabetic wound dressing material. Reactive and Functional
Polymers, v. 145, n. October, p. 104369, 2019.
CROWLEY, T. E. Adsorption of ultravioleta, visible and infrared radiation. Evaluation
Purification and Characterization of Secondary Metabolites, p. 33–48, 2020.
CUI, Zheng et al. Ionic interactions between sulfuric acid and chitosan membranes.
Carbohydrate Polymers, v. 73, n. 1, p. 111–116, 2008.
DABROWSKI, A. Adsorption - from theory to practice. Advances in Colloid and
Interface Science, v. 93, p. 135–224, 2001.
DAMTIE, Mekdimu Mezemir et al. Membrane-based technologies for zero liquid
discharge and fluoride removal from industrial wastewater. Chemosphere, v. 236, p.
124288, 2019.
DANTAS, Maria Dayanne de A. et al. Interactions of tetracyclines with ovalbumin, the
main allergen protein from egg white: Spectroscopic and electrophoretic studies.
International Journal of Biological Macromolecules, v. 102, p. 505–514, 2017.
DAS CHAGAS, José Adolfo Oliveira. Membranas de quitosana com glicerol para
aplicação em tratamento de águas residuais. 2017. 86 f. Dissertação (Mestrado
50
em Química) – Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte,
Natal, 2017.
DAS, Pallabi et al. Energy saving integrated membrane crystallization: A sustainable
technology solution. Separation and Purification Technology, v. 228, n. March, p.
115722, 2019.
EPP, J. X-ray diffraction (XRD) techniques for materials characterization. Materials
Characterization Using Nondestructive Evaluation (NDE) Methods, p. 81–124,
2016.
FENG, Meng Xiao et al. Molecularly imprinted polymer-high performance liquid
chromatography for the determination of tetracycline drugs in animal derived foods.
Food Control, v. 69, p. 171–176, 2016.
GIERSZEWSKA, Magdalena; OSTROWSKA-CZUBENKO, Jadwiga. Chitosan-based
membranes with different ionic crosslinking density for pharmaceutical and industrial
applications. Carbohydrate Polymers, v. 153, p. 501–511, 2016.
GUNJAL, Datta B. et al. Nitrogen doped waste tea residue derived carbon dots for
selective quantification of tetracycline in urine and pharmaceutical samples and yeast
cell imaging application. Optical Materials, v. 98, n. October, p. 109484, 2019.
HARUTYUNYAN, L. R. et al. Modification of chitosan and chitosan succinate by
surfactants and investigation of their properties. Colloids and Surfaces A:
Physicochemical and Engineering Aspects, v. 578, n. July, p. 123622, 2019.
HOLLER, F. J.; SKOOG, D. A.; CROUCH, S. R. Princípios de análise instrumental.
Bookman, ed. 6, 2009.
HU, Fan et al. Poly (N-vinyl imidazole) gel-filled membrane adsorbers for highly
efficient removal of dyes from water. Journal of Chromatography A, v. 1563, p.
198–206, 2018.
JAISWAL, Shefali et al. Methyl methacrylate modified chitosan: Synthesis,
characterization and application in drug and gene delivery. Carbohydrate Polymers,
v. 211, p. 109–117, 2019.
51
KAN, Juan et al. Development of active packaging based on chitosan-gelatin blend
films functionalized with Chinese hawthorn (Crataegus pinnatifida) fruit extract.
International Journal of Biological Macromolecules, v. 140, p. 384–392, 2019.
KECILI, R; HUSSAIN, C. M. Mechanism of adsorption on nanomaterials.
Nanomaterials in Chromatography, p. 89–115, 2018.
KIM, Dong Sup et al. Improvement of power generation of enzyme fuel cell by novel
GO/Co/chitosan electrodeposition. Journal of Industrial and Engineering
Chemistry, 2019.
LAMAS, D. G. et al. X-ray diffraction and scattering by nanomaterials.
Nanocharacterization Techniques, p. 111–182, 2017.
LEBEDEVA, Natalya Sh et al. Thermochemical research of chitosan complexes with
sulfonated metallophthalocyanines. International Journal of Biological
Macromolecules, v. 137, p. 1153–1160, 2019.
LEJARAZU-LARRAÑAGA, Amaia et al. Circular economy in membrane technology:
Using end-of-life reverse osmosis modules for preparation of recycled anion
exchange membranes and validation in electrodialysis. Journal of Membrane
Science, v. 593, n. July 2019, p. 117423, 2020.
LEMES, Bruna M. et al. Physicochemical, biological and release studies of chitosan
membranes incorporated with Euphorbia umbellata fraction. Brazilian Journal of
Pharmacognosy, v. 28, n. 4, p. 433–443, 2018.
LIANG, Can Zeng; CHUNG, Tai-Shung. Robust thin film composite PDMS/PAN
hollow fiber membranes for water vapor removal from humid air and gases.
Separation and Purification Technology, v. 202, n. April, p. 345–356, 2018.
LIN, Hao-Tung; VENAULT, Antoine; CHANG, Yung. Zwitterionized chitosan based
soft membranes for diabetic wound healing. Journal of Membrane Science, v. 591,
n. July, p. 117319, 2019.
LIU, Di et al. Introducing the hydrate gel membrane technology for filtration of mine
tailings. Minerals Engineering, v. 135, n. January 2018, p. 1–8, 2019.
52
LU, Tingting et al. Super hydrophilic PVDF based composite membrane for efficient
separation of tetracycline. Chemical Engineering Journal, v. 308, p. 151–159,
2017.
LUJÁN-FACUNDO, M.J. et al. Pharmaceutical compounds removal by adsorption
with commercial and reused carbon coming from a drinking water treatment plant.
Journal of Cleaner Production, v. 238, p. 117866, 2019.
MARQUES, J. S. et al. Comparing homogeneous and heterogeneous routes for ionic
crosslinking of chitosan membranes. Reactive and Functional Polymers, v. 103, p.
156–161, 2016.
MARQUES, Jéssica Souza. Usos de membranas de quitosana na remoção de
cobre em águas residuais. 2015. 105 f. Tese (Doutorado em Química) – Instituto
de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.
MENEZES, J.E.S.A. et al. Preparation, structural and spectroscopic characterization
of chitosan membranes containing allantoin. Journal of Molecular Structure, v.
1199, p. 126968, 2020.
MITTAL, Hemant et al. Recent progress in the structural modification of chitosan for
applications in diversified biomedical fields. European Polymer Journal, v. 109, n.
April, p. 402–434, 2018.
MOHAMMED, Bouchra Ba et al. Adsorptive removal of phenol using faujasite-type Y
zeolite: Adsorption isotherms, kinetics and grand canonical Monte Carlo simulation
studies. Journal of Molecular Liquids, p. 111997, 2019.
NADOUR, Meriem; BOUKRAA, Fatima; BENABOURA, Ahmed. Removal of
Diclofenac, Paracetamol and Metronidazole using a carbon-polymeric membrane.
Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 7, n. 3, p. 103080, 2019.
NETO, C. G.T. et al. Permeability studies in chitosan membranes. Effects of
crosslinking and poly(ethylene oxide) addition. Carbohydrate Research, v. 340, n.
17, p. 2630–2636, 2005.
53
PAN, Zonglin et al. Membrane technology coupled with electrochemical advanced
oxidation processes for organic wastewater treatment: Recent advances and future
prospects. Chemical Engineering Journal, v. 376, n. January, p. 120909, 2019.
PANITH, Nootchanartch et al. Effect of physical and physicochemical characteristics
of chitosan on fat-binding capacities under in vitro gastrointestinal conditions. LWT -
Food Science and Technology, v. 71, p. 25–32, 2016.
PARSA, Parisa; PAYDAYESH, Azin; DAVACHI, Seyed Mohammad. Investigating the
effect of tetracycline addition on nanocomposite hydrogels based on polyvinyl alcohol
and chitosan nanoparticles for specific medical applications. International Journal
of Biological Macromolecules, v. 121, p. 1061–1069, 2019.
PEÑA-GÓMEZ, Nataly et al. Development of amino-functionalized membranes for
removal of microorganism. Innovative Food Science and Emerging Technologies,
v. 48, n. May, p. 75–82, 2018.
POWER, A. C. et al. Ultraviolet-visible spectroscopy for food quality analysis.
Evaluation Technologies for Food Quality, p. 91–104, 2019.
RACKLEY, Stephen A. Adsorption Capture Systems. Carbon Capture and Storage,
p. 151-185, 2010.
REN, Guang et al. Cinnamyl O-amine functionalized chitosan as a new excipient in
direct compressed tablets with improved drug delivery. International Journal of
Biological Macromolecules, 2019.
REN, Lili et al. Preparation and characterization of porous chitosan microspheres and
adsorption performance for hexavalent chromium. International Journal of
Biological Macromolecules, v. 135, p. 898–906, 2019.
SABBAH, Mohammed et al. Improved shelf-life of Nabulsi cheese wrapped with
hydrocolloid films. Food Hydrocolloids, v. 96, n. May, p. 29–35, 2019.
SETHY, Tikina R.; PRADHAN, Arun K.; SAHOO, Prafulla K. Simultaneous studies on
kinetics, bio-adsorption behaviour of chitosan grafted thin film nanohydrogel for
removal of hazardous metal ion from water. Environmental Nanotechnology,
Monitoring and Management, v. 12, n. April, p. 100262, 2019.
54
SHARIF, Sana et al. Mucoadhesive micro-composites: Chitosan coated halloysite
nanotubes for sustained drug delivery. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v.
184, n. August, p. 110527, 2019.
SKOOG, D. A. et al. Fundamentos de química analítica. Thomson, ed. 8, 2006.
SOESANTO, Jansen Fajar et al. Fenton oxidation-based cleaning technology for
powdered activated carbon-precoated dynamic membranes used in microfiltration
seawater pretreatment systems. Journal of Membrane Science, v. 591, n. July, p.
117298, 2019.
SOONTARAPA, Khantong; ARNUSAN, Jirarot. Dehydration of paddy rice in a
chitosan membrane drier. Separation and Purification Technology, v. 209, n. April
2018, p. 401–408, 2019.
STAMATIALIS, Dimitrios F. et al. Medical applications of membranes: Drug delivery,
artificial organs and tissue engineering. Journal of Membrane Science, v. 308, n.
1–2, p. 1–34, 2008.
TABRIZ, Ayesha et al. Quaternized trimethyl functionalized chitosan based antifungal
membranes for drinking water treatment. Carbohydrate Polymers, v. 207, n.
November 2018, p. 17–25, 2019.
TAKARA, Eduardo A. et al. About endothermic sorption of tyrosine on chitosan films.
Carbohydrate Polymers, v. 206, n. October 2018, p. 57–64, 2019.
USMAN, Fahad et al. Synthesis and characterisation of a ternary composite of
polyaniline, reduced graphene-oxide and chitosan with reduced optical band gap and
stable aqueous dispersibility. Results in Physics, v. 15, n. July, p. 102690, 2019.
WANG, Qiang et al. Evolution of microbial community and drug resistance during
enrichment of tetracycline-degrading bacteria. Ecotoxicology and Environmental
Safety, v. 171, n. January, p. 746–752, 2019.
XIE, Yu et al. The role of structural elements and its oxidative products on the
surface of ferrous sulfide in reducing the electron-withdrawing groups of tetracycline.
Chemical Engineering Journal, v. 378, n. June, p. 122195, 2019.
55
XIONG, Wenguang et al. Application of manure containing tetracyclines slowed down
the dissipation of tet resistance genes and caused changes in the composition of soil
bacteria. Ecotoxicology and Environmental Safety, v. 147, n. March 2017, p. 455–
460, 2018.
XU, Ruisong et al. Thermal crosslinking of a novel membrane derived from
phenolphthalein-based cardo poly(arylene ether ketone) to enhance CO2/CH4
separation performance and plasticization resistance. Journal of Membrane
Science, v. 586, n. January, p. 306–317, 2019.
YAHIA, Youcef et al. Crosslinked palygorskite-chitosan beads as diclofenac carriers.
Applied Clay Science, v. 180, n. June, p. 105169, 2019.
YOU, Meng et al. Preparation and characterization of antibacterial polyamine-based
cyclophosphazene nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science, v.
592, n. August, p. 117371, 2019.
YU, Hang et al. Separation of oil-water emulsion and adsorption of Cu(II) on a
chitosan-cellulose acetate-TiO2 based membrane. Chemosphere, v. 235, p. 239–
247, 2019.
YU, Xiaolong et al. Callicarpa nudiflora loaded on chitosan-
collagen/organomontmorillonite composite membrane for antibacterial activity of
wound dressing. International Journal of Biological Macromolecules, v. 120, p.
2279–2284, 2018.
YUE, Yan; SHEN, Congcong; GE, Yuan. Biochar accelerates the removal of
tetracyclines and their intermediates by altering soil properties. Journal of
Hazardous Materials, v. 380, n. June, p. 120821, 2019.
ZHANG, Nana et al. Fabrication of highly porous biodegradable monoliths
strengthened by graphene oxide and their adsorption of metal ions. Carbon, v. 49, n.
3, p. 827–837, 2011.
ZHANG, Xiaonuo et al. Study on adsorption of tetracycline by Cu-immobilized
alginate adsorbent from water environment. International Journal of Biological
Macromolecules, v. 124, p. 418–428, 2019.
56
ZHANG, Xin et al. Fast surface crosslinking ceramic hollow fiber pervaporation
composite membrane with outstanding separation performance for isopropanol
dehydration. Separation and Purification Technology, v. 234, n. September 2019,
p. 116116, 2020.
ZHANG, Yuwei et al. Implantation of Nafion® ionomer into polyvinyl alcohol/chitosan
composites to form novel proton-conducting membranes for direct methanol fuel
cells. Journal of Power Sources, v. 194, n. 2, p. 730–736, 2009.
ZHAO, Qi et al. Peroxymonosulfate-based cleaning technology for metal oxide-
coated ceramic ultrafiltration membrane polluted by Alcian Blue 8GX dye: Radical
and non-radical oxidation cleaning mechanism. Journal of Membrane Science, v.
573, n. July 2018, p. 210–217, 2019.
ZHAO, Yanping et al. Interactions of tetracycline with Cd (II), Cu (II) and Pb (II) and
their cosorption behavior in soils. Environmental Pollution, v. 180, p. 206–213,
2013.
ZHOU, Xuan et al. Investigation of acetylated chitosan microspheres as potential
chemoembolic agents. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, v. 123, p. 387–
394, 2014.
