Desenvolvimento de sistemas 3D porosos de celulose nano e microfibrilada para libertação controlada do óleo de eucalipto em terapias respiratórias

A celulose nano e microfibrilada, devido á sua biocompatibilidade, biodegradabilidade, alta resistência e flexibilidade será usada para desenvolver sistema 3D porosos, visando o transporte e libertação controlada de moléculas. Neste estudo desenvolveram-se e testaramse sistemas de transporte de molécula (STM) obtidos a partir de celulose microfibrilada (CMF) e celulose nanofibrilada (CNF) de Eucalyptus globulus, para aplicações em terapias respiratórias. A metodologia para obter CMF consistiu na desintegração e refinação da pasta de celulose Kraft branqueada de Eucalyptus globulus, num PFI laboratorial a 9000 revoluções, com posterior adição de CMC como aditivo (concentrações de 0,1, 0,01 e 0,001% m/v). Verificou-se por medição do ângulo de contato, que a adição de CMC aumenta a hidrofilicidade das estruturas. A CNF utilizada foi obtida por oxidação com TEMPO seguida de tratamento mecânico num homogeneizador de alta Pressão, a partir de pasta Kraft branqueada de Eucalyptus globulus, tendo-se verificado que esta produz estruturas com poros menores. As estruturas obtidas foram caraterizadas em folha por avaliação da gramagem, espessura e porosidade global. Determinou-se o ºSR para avaliar o efeito da refinação na drenagem das pastas e concluiu-se que a CMF apresenta valores de ºSR superiores relativamente à pasta não refinada. Utilizou-se o Morfi para medir o comprimento e largura das fibras (comprimento de 0,8mm e largura de 19µm) e o microscópio electrónico de varrimento para medir as dimensões das microfibrilas (1-8µm) e das nanofibrilas (40nm). Representaram-se as moléculas em 3D e fizeram-se as simulações computacionais das estruturas em estudo. Produziram-se sistemas de libertação controlada a partir da celulose (CMF, CNF e CMC) utilizando o alginato como agente de fixação da estrutura. Testaram-se vários óleos contendo moléculas terapêuticas e utilizando FTIR-ATR determinou-se a sua composição química e presença de moléculas e grupos funcionais, tendo-se escolhido o óleo de eucalipto como sendo o mais promissor para aplicações em terapias respiratórias. Os sistemas produzidos foram analisados por calorimetria diferencial de varrimento (CDV) e os resultados indicam que o sistema desenvolvido tem a capacidade de retenção e libertação controlada das moléculas terapêuticas contidas no óleo de eucalipto.The nano and microfibrillated cellulose due to its biocompatibility, biodegradability, high strength and flexibility, can be used to form a porous 3D matrix, and form a system of controlled transport and release of molecules. The objective of the work is to develop 3D systems from microfibrillated cellulose (CMF) and nanofibrillated cellulose (CNF) of Eucalyptus globulus for medicinal purposes. Bleached Kraft pulp of Eucalyptus globulus, nano and microfibrillated fibers obtained from that pulp, and carboxymethylcellulose (CMC) were used as materials. The methodology consisted of the disintegration and refining of Kraft pulp to obtain CMF and the use of different concentrations of CMC (0.1, 0.01 and 0.001% m/v). The characterization of the structures in the form of films was followed by evaluation of the weight, thickness and overall porosity. The ºSR was determined to evaluate the effect of beating on the drainage of the pulps and it was concluded that the MFC presented higher values of ºSR than those of the non beaten pulps. Morfi was used to measure the length and width of the fibers (length 0.8mm and width 19µm) and the scanning electron microscope (SEM) to measure the dimensions of microfibrils (1-8µm) and nanofibrils (40nm) and pore sizes. The chemical composition of the eucalyptus essential oil was evaluated by Fourier Transform Infrared spectroscopy coupled to the attenuated total reflection (FTIR-ATR) technique. 3D molecular representaions were done using ChemSketch from ACD labs and 3D computational simulations of the structures under study were performed using a validated computational simulator. Controlled release systems were produced using celulose matrixes made from CMF, CNF and CMC, and the alginate was udes as a fixing agent. Several essential oils containing therapeutic molecules were tested and the eucalyptus oil was chosen as the most promising for respiratory therapy applications. The systems produced were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC) and the results indicate that the chosen system has the ability to retain and release the therapeutic molecules contained in the eucalyptus essential oil