Obtenção de nanocápsulas via polimerização em miniemulsão

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaReações de polimerização em miniemulsão permitem a produção de nanocápsulas com características únicas e de grande interesse comercial, pois possibilitam o uso de reagentes insolúveis em água e permitem encapsular ou incorporar na matriz polimérica diversos compostos orgânicos e inorgânicos (ASUA, 2002 e AMARAL, 2005). Este método apresenta como vantagem em relação aos demais a possibilidade de se obter as nanocápsulas em apenas uma única etapa de reação e o composto a ser encapsulado já se encontrar no interior do locus de polimerização. A aplicabilidade das nanocápsulas para fins biomédicos pode ser aumentada se forem usados materiais biodegradáveis e biocompatíveis. Entretanto, os efeitos dos fatores termodinâmicos e cinéticos na separação de fase, do mecanismo de nucleação e estabilidade das partículas na morfologia da partícula final, são de suma importância para a eficácia do método. Neste trabalho foi avaliado o efeito do tipo de co-estabilizador e de surfatante não iônico, com valores de HLB semelhantes, sobre a cinética das reações de polimerização do metacrilato de metila em miniemulsão e sobre a estabilidade do tamanho da partícula. Foi analisado também o uso de um biosufatante e co-estabilizador biodegradável para obtenção de nanopárticulas estáveis. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que surfatantes não iônicos com balanços hidrofílico e lipofílico (HLB) semelhantes podem apresentar comportamentos distintos frente a estabilização de partículas poliméricas formadas em miniemulsão. Para os surfatantes octilfenol e nonilfenol etoxilados, o maior grau de etoxilas promoveu uma melhor estabilização das partículas poliméricas. Já os álcoois secundários com graus de etoxilas 30 e 40 apresentaram um comportamento semelhante em relação a estabilidade das partículas. Aparentemente, o álcool secundário com 30 etoxilas apresentou uma melhor capacidade de estabilização quando comparado com os surfatantes nonilfenol e octifenol com mesmo grau de etoxilas. Em relação a eficiência dos co-estabilizadores foi concluído que a substituição do hexadecano para o Neobee M-5 (triglicérideos caprílico e capróico) pode se igualar a estabilidade e ainda ser biodegradável podendo assim obter partículas de interesse. Neste mesmo contexto o uso da lecitina, biodegradável, foi eficiente na estabilização das partículas. Miniemulsion polymerization reaction allows the production of nanocapsules with unique characteristics of great commercial interest, as it allows the incorporation the polymeric matrix or encapsulation, of diverse organic and inorganic composites (ASUA, 2002 and AMARAL, 2005). This technique presents as advantage in relation to other technique the possibility of obtaining nanocapsules in a single step and the component to be encapsulated can be located in the polymerization locus (polymer particles). The applicability of nanocapsules for biomedical application can be increased using biodegradable and biocompatible materials. However, thermodynamic and kinetic factors during phase separation, the nucleation mechanisms and the stability of polymer particles affect the morphology of the particles and are extremely important for the method effectiveness. In this work, the effect of the type of co-stabilizer and nonionic surfactant with similar hydrophilic-lypophilic balance (HLB) on the kinetics of methyl methacrylate miniemulsion polymerization reactions and on the stabilization of polymer particle was evaluated. In addition, the use of lecithin, as biosurfactant, and of Neobee M-5 as, biodegradable co-stabilizer for the attainment of steady nanoparticles was evaluated. The stabilization degree was inferred by the particle size, as the higher the stability provided per surfactant molecule the lower is the particle size obtained. Results showed that nonionic surfactants with similar HLB could present distinct effects on the stabilization of polymeric particles formed in miniemulsion polymerization. For the octylphenol ethoxylate and nonylphenol ethoxylate surfactants, the higher degree of ethoxylation promoted a better stabilization of polymeric particles. For the linear secondary alcohols with 30 and 40 degrees of ethoxylation a similar behavior in relation to the stability of the polymer particles was observed. Related of the efficiency of the co-stabilizers was observed that the substitution of hexadecane by Neobee M-5, didn't change the stability presenting the advantage of being biodegradable. In this same context the use of biodegradable lecithin was efficient for the particle stabilization. Biocompatible nanocapsules were obtained by miniemulsion polymerization using the renewable, biodegradable and biocompatible lecithin and triglycerides from fatty acid (Neobee M-5®) as surfactant and hydrophobe, respectively. Poly(methyl methacrylate) was used as a model polymer system. Very stable nanocapsules with high yields were obtained. Nanocapsules approximately 550 nm in diameter and containing 50% of hydrophobe showed an engulfed morphology