A Redução do teor de cobre nas membranas de celulose regenerada, produzidas a partir da extração da celulose do bagaço da cana-de-açúcar para aplicação médica

Redução do teor de cobre nas membranas de celulose regenerada, produzidas a partir da extração da celulose do bagaço da cana-de-açúcar para aplicação médica

Andrade, C.F., Barreto, M.G., Fernandes, H.J.

Universidade da Madeira

Resumo

Apesar de já ter sido possível regenerar membranas de celulose a partir da celulose extraída da cana-de-açúcar através do método cupramônio e este processo tenha sido viável, estas apresentavam um elevado teor de cobre (II), o que não permitiu a sua aplicação na área médica. Novos métodos foram testados para alterar a metodologia, como por exemplo retirar o banho alcalino, aumentando o tempo no banho ácido para regeneração, de modo permitir uma diminuição do teor de cobre (II). Foram concebidas dois tipos de membranas, MBGA (celulose extraída do bagaço da cana-de-açúcar) e MROD (polpa celulósica da Rhodia). Com as alterações produzidas, verificou-se que a percentagem de cobre na membrana de celulose regenerada do bagaço diminuiu cerca de 15 vezes em relação as membranas criadas em trabalhos anteriores. Para obter dados de viabilidade das células utilizou-se a técnica de corantes vitais, em que estas mostram que ambas as membranas não apresentam toxicidade às culturas celulares estudadas. Com estes resultados verificamos principalmente a diminuição do teor de cobre (II) apresentando possibilidade da aplicação destes através do melhoramento do processamento das membranas.

Palavras-Chave: Redução de iões de Cobre (II); Membrana; Celulose; Cana-de-açúcar; Bagaço. 

Introdução

As membranas de celulose regeneradas têm sido utilizadas em vários setores, devido ao seu desenvolvimento nas últimas décadas. Estas podem ser utilizadas em processos biológicos, por serem biocompatíveis, na qual podem ser empregues na hemodiálise. As membranas de celulose regeneradas apresentam um baixo custo em relação às membranas sintéticas e semissintéticas (Klein et al., 1974). Tendo o algodão uma elevada percentagem celulósica (cerca de 94%), este é a principal fonte de celulose para a produção das membranas regeneradas (Mark, 1999). Polpas celulósicas com elevada percentagem de α-celulose são apropriadas para a produção das membranas, uma vez que permite o uso de fontes lignocelulósicas alternativas como bagaço da cana-de-açúcar para a obtenção de celulose e na preparação de materiais com aplicação industrial, como em processos de hemodiálise.

Em trabalhos anteriores foi extraída celulose de bagaço da cana-de-açúcar, para a produção de membranas de celulose regenerada. As membranas foram produzidas através da dissolução da celulose em dois principais solventes: o hidróxido de tetraminocobre (II) e o hidróxido de bis(etilenodiamino)cobre (II) (Rodrigues Filho e Assunção, 1993; Rodrigues Filho et al., 1996). No entanto, foi observada a retenção de um elevado teor de iões cobre (II) na estrutura das membranas, 6,18% (Rodrigues Filho e Assunção, 1993).

Os fatores relacionados com a elevada retenção de iões cobre (II) são:

A presença de resíduos dos processos de purificação, como a lignina, que podem estar adsorvidos sob a estrutura da celulose purificada visto que as amostras usadas como padrão, tendem a apresentar um teor de Cu (II) inferior. Perante este fato o processo de purificação da celulose do bagaço da cana-de-açúcar foi modificado de modo a reduzir a quantidade de lignina, com a qual se observou a diminuição do teor do Cu (II) (Rodrigues Filho et al., 1996).

As membranas preparadas a partir das fontes mais puras de celulose possuem teores de Cu (II) elevados comparado com o valor observador nas membranas comerciais (2mg Cu(II)/m2, cerca de 0,010%) (Morgan, 2001). Embora apresente uma diminuição do teor de iões Cu (II), os valores permaneceram demasiado altos para os ensaios de citotoxicidade e para a biocompatibilidade.

No trabalho elaborado a produção de membranas de celulose regeneradas a partir da celulose extraída do bagaço da cana-de-açúcar visa melhorar a produção das membranas, essencialmente, quanto à diminuição da percentagem dos iões de Cu (II). Pretende-se, também, a realização dos ensaios citotóxicos para a avaliação biológica do material. Foram utilizadas como técnicas de caraterização das membranas produzidas, a espectroscopia na região do infravermelho, análise termogravimétrica e microscopia eletrónica de varredura. 

Procedimentos

Obtenção da celulose a partir do bagaço da cana-de-açúcar

O bagaço da cana-de-açúcar foi inicialmente lavado e tratado com uma solução de hidróxido de sódio 0,25 mol.L-1 durante 18 horas, a uma temperatura ambiente. Este material lavado e filtrado foi seco a temperatura ambiente e tratado em refluxo com uma solução 20% (v/v) de ácido nítrico e etanol durante 3 horas, mudando-se a mistura a cada intervalo de 1 hora. Após isto, o material resultante foi lavado com água destilada e seco, novamente, por 3 horas (Cerqueira et al., 2007; Rodrigues Filho et al., 2007).

Caraterização do bagaço de cana-de-açúcar e da celulose purificada

A caracterização do bagaço da cana-de-açúcar e da celulose purificada foi realizada de acordo com o procedimento descrito em Viera et al. (2007).

Preparação das membranas de celulose regenerada

Foi preparada uma mistura utilizando-se 1,500 g de celulose purificada, extraída do bagaço da cana-de-açúcar, e 30 mL de água destilada. A mistura foi homogeneizada por 5 minutos e, de seguida, filtrou-se em funil de placa porosa, colocando-se o sólido obtido num erlenmeyer de 150 ml. Adicionou-se 21 mL de hidróxido de bis(etilienodiamino)cobre II e 7,1 mL de água destilada ao erlenmeyer e agitou-se a solução durante 10 minutos. Após a agitação o produto de coloração azul foi limpo com gás de azoto por 20 minutos. A solução foi tapada e submetida a agitação magnética por 2 horas, e posta em repouso durante 24 horas. Após este período a solução foi colocado sobre placas de vidro de 20x20 cm e distribuída com extensor modelo TKB Erkchsen, ajustado com uma abertura de 330 µm. As placas com as membranas, foram mantidas a temperatura de 26 ᵒC durante 24 horas. A placa com a membrana foi colocada durante 10 minutos, num banho de solução de ácido clorídrico 2,0 mol/L, até esta perder a coloração azul. As membranas foram lavadas seis vezes com água destilada, e secas ao ar por 24 horas. Utilizou-se o mesmo