Nanopartículas híbridas de polímero natural (PHBV)/polímero sintético

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2011O uso de nanopartículas poliméricas como carreadores de fármacos tem sido investigado por aumentar a biodisponibilidade do fármaco e por permitir novas rotas de administração. Polímeros naturais apresentam elevada biodegradabilidade e biocompatibilidade, que são características importantes para estas aplicações biomédicas. No entanto, as propriedades dos polímeros naturais não são tão facilmente manipuláveis como a dos polímeros sintéticos. Neste contexto, nanopartículas blenda (misturas físicas) e híbridas (ligações covalentes entre os polímeros) de polímeros naturais e polímeros sintéticos podem ser uma alternativa interessante para modificação/controle da liberação de fármacos. Neste trabalho, a técnica de miniemulsificação/evaporação do solvente foi utilizada para preparar nanopartículas de PHBV (poli(hidroxibutirato-co-hidroxivalerato)) e nanopartículas blenda PHBV, PS (poliestireno) e P(S-co-MAA) (poli(estireno-co-ácido metacrílico)). O PHBV de massa molar reduzida também foi utilizado para preparar nanopartículas híbridas com PS e P(S-co-MAA) via polimerização em miniemulsão. Os resultados mostraram que o PHBV de baixa massa molar apresentou menor separação de fases em todos os casos, resultando na formação de partículas com morfologia tipo core-shell devido às diferentes tensões interfaciais entre os polímeros e a água. Em relação às nanopartículas híbridas, o aumento da concentração de PHBV levou à redução da taxa de reação e à diminuição da conversão final de monômero, indicando a possibilidade dos radicais de PS em crescimento terem reagido com as duplas ligações terminais formadas durante a redução de massa molar do PHBV. As nanopartículas de PHBV de maior massa molar apresentaram maior degradação por hidrólise. Quando comparadas à degradação de micropartículas de PHBV, as nanopartículas mostraram uma redução da massa molar muito mais rápida devido a sua maior área superficial. Nanopartículas blenda PHBV/PS apresentaram redução da massa molar desprezível após 50 dias de hidrólise, mostrando a possibilidade de modificação da degradação das nanopartículas. Progesterona foi encapsulada nas nanopartículas de PHBV, blenda PHBV/PS e híbridas PHBV/PS e PHBV/P(S-co-MAA). Não houve alteração nas cinéticas de polimerização em miniemulsão em função da adição de progesterona. As maiores eficiências de encapsulação obtidas foram para as nanopartículas de PHBV estabilizadas com lecitina e para as nanopartículas híbridas PHBV/P(Sco-MAA) (95 e 99%, respectivamente).Nanoparticles composed by natural polymers have been used in controlled release systems due to their biodegradability and biocompatibility. The use of polymer blends or hybrid polymers (presenting covalent bonds between two or more polymers) composed by natural and synthetic polymers is an interesting alternative to modify release rates. In this work the miniemulsification/solvent evaporation technique was used to obtain PHBV (poli(hidroxibutirato-cohidroxivalerato)) nanoparticles as well as PHBV/PS (polystyrene) and PHBV/P(S-co-MAA) (poly(styrene-co-methacrylic acid)) polymer blend nanoparticles. The influence of the preparation method, PHBV molecular weight, surfactant type and concentration, costabilizer type and concentration on the nanoparticles diameter was evaluated. In the case of the blend nanoparticles the evaluated experimental parameters were PS and PHBV molecular weights, and the amount of each polymer. Low molecular weight PHBV showed enhanced compatibility in all cases resulting in the formation of core-shell particles as expected due to the interfacial tensions between the polymers and the water phase. Hybrid nanoparticles composed by PHBV and P(S-co-MAA) or PS were also obtained. The increase in the PHBV amount led to a decrease in the polymerization rates as well in the total monomer conversion suggesting that the growing PS radicals may be reacted with the terminal double bonds of the reduced molecular weight PBHV. The hydrolytic degradation of the PHBV nanoparticles were evaluated for different temperatures, pH and molecular weights showing that the higher the molecular weight the higher the degradation. Nanoparticles degraded faster than PHBV microparticles due to the increased specific surface area. PS/PHBV blend nanoparticles presented negligible molecular weight reduction even after 50 days demonstration that the presence of PF can be used to modify the degradation rates. Progesterone was encapsulated in the PHBV nanoparticles (pure, blend and hybrid polymers). The miniemulsion polymerization kinetics were not affected by the presence of progesterone. The higher encapsulation efficiencies were found in the case of lecithin stabilized pure PHBV nanoparticles as well as in the case of PHBV/P(S-co-MAA) hybrid nanoparticles (95 and 99%, respectively)