Complexos supramoleculares formados por associação do biossurfactante colato de sódio e do surfactante dodecil sulfato de sódio com o polímero neutro poli(óxido de etileno) e o polieletrólito poli(etilenoimina)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas, Programa de Pós-Graduação em QuímicaA formação de complexos supramoleculares em solução aquosa pela associação do polímero neutro hidrossolúvel poli(óxido de etileno) (PEO) e do polieletrólito poli(etilenoimina) (PEI) com misturas do biossurfactante colato de sódio (NaC) com o surfactante aniônico dodecil sulfato de sódio (SDS) foi aqui investigada usando as técnicas de condutivimetria, tensiometria, fluorimetria, espalhamento de raios-X a baixos ângulos (SAXS) e medidas de pH. Parâmetros de associação como concentração micelar crítica (cmc), concentração de agregação crítica (cac) e ponto de saturação do polímero (psp), além da morfologia dos complexos supramoleculares foram determinados. Contrariamente à afinidade que o SDS apresenta quando em presença do polímero PEO, os resultados indicaram que o biossurfactante NaC tem pouca tendência em associar-se cooperativamente com PEO. A formação de micelas mistas de SDS e NaC foi investigada e os resultados levaram à conclusão de que a adição de SDS a soluções contendo NaC e PEO regenera o processo cooperativo de associação formando complexos supramoleculares do tipo PEO-SDS-NaC em altas ?SDS. Observou-se ainda que, à medida que as micelas mistas tornaram-se ricas em NaC, cresceu a tendência de perder a afinidade com o polímero PEO. Por outro lado, tanto o SDS quanto o NaC apresentaram afinidade com o polieletrólito PEI. Os resultados de fluorimetria, condutivimetria e medidas de pH levaram à conclusão de que os nonômeros de NaC e SDS ligam-se primeiramente em sítios específicos das cadeias do polieletrólito PEI via interação eletrostática, e posteriormente o processo de associação cooperativa passa a coexistir. A interação do NaC com o PEI é mais fraca do que a interação do SDS com o PEI, porém, a adição de SDS ao sistema NaC-PEI levou à formação de micelas mistas SDS-NaC que interagiram fortemente com o polieletrólito PEI, e isso pode ser evidenciado pelo deslocamento de Go para valores mais negativos quando a ?SDS foi aumentada. Os resultados de SAXS forneceram informações úteis em relação à morfologia dos agregados contendo PEI e sugeriram que o complexo supramolecular PEI-SDS-NaC possui característica elipsoidal e essa forma não dependente da concentração de surfactante nem da ?NaC. Os complexos são menores em maiores concentrações de surfactante, porém, seu tamanho depende apenas ligeiramente da ?NaC. As simulações também evidenciaram mudanças notáveis na densidade eletrônica do núcleo hidrofóbico em relação a NaC, o que é consistente com a formação de diferentes micelas mistas.The formation of supramolecular complexes produced by the association of the poly(ethylene oxide) (PEO) and the polyelectrolyte poly(ethyleneimine) (PEI) with mixtures of the biosurfactant sodium cholate (NaC) and the anionic surfactant sodium dodecyl sulfate (SDS) was investigated by electrical conductivity, surface tension, fluorescence spectroscopy, pH and small angle X-ray scattering (SAXS). Parameters of polymer-surfactant association such as the critical micellar concentration (cmc), critical aggregation concentration (cac) and polymer saturation point (psp), beyond the morphology of supramolecular complexes were determined. Unlike the SDS shows that the affinity in the presence of polymer PEO, results indicated that the NaC have little tendency to associate cooperatively with PEO. The formation of mixed micelles of SDS and NaC was investigated and the results led to the conclusion that the addition of SDS solutions containing NaC and PEO regenerates the cooperative process of association to form supramolecular complexes of the type PEO-SDS-NaC at high ?SDS. The results lead to the conclusion that, as the mixed micelles become richer in bile salt surfactant, the tendency of losing the reactivity with the polymer PEO increases. On the other hand, both the SDS and NaC showed the affinity for the polyelectrolyte PEI. The fluorescence linked to previous pH and conductivity measurements led to the conclusion that NaC and SDS molecules firstly bind specifically to sites of the PEI chains via electrostatic interaction and secondly undergo self-assembly through regular cooperative association. The interaction of the biosurfactant NaC with the polyelectrolyte PEI is weaker than that of SDS, however the addition of SDS to the NaC-PEI system led to the formation of mixed NaC-SDS micelles which interact more strongly with the polyelectrolyte PEI, as evidenced by the displacement of Go towards more negative values as ?SDS increases. The SAXS results provided useful information in relation to the morphology of the aggregates and suggested that the supramolecular complexes PEI-SDS-NaC have a considerably ellipsoidal characteristic and the micellar shape is not affected by the surfactant concentration or by ?NaC. The complexes are smaller at higher surfactant concentrations, however, their size is only slightly dependent on NaC. The fitting procedures also evidenced remarkable changes in the scattering length density contrast of the hydrophobic core as a function of NaC, which is consistent with the formation of mixed micelles