TCC Violaceina

Introdução

Filmes nanoestruturados de materiais orgânicos são alvos de estudos e pesquisas a centenas de anos, porém foi o cientista Langmuir o primeiro a estudar sistematicamente monocamadas flutuantes em água, analisando camadas de lipídios, ésteres e álcoois. Em sua homenagem, tais camadas flutuantes são conhecidas como filmes de Langmuir. Estes filmes são formados a partir de moléculas anfifílicas, constituídas de duas partes, uma parte hidrofílica e outra apolar hidrofóbica. A parte hidrofóbica, geralmente constituída por cadeias alifáticas, diminui a solubilidade das moléculas em fase aquosa, enquanto a parte hidrofílica é responsável pelo espalhamento do filme na superfície da água. O filme interfacial resultante tem a espessura de uma molécula e é comumente chamado de camada monomolecular.

As monocamadas de Langmuir podem ser usadas na mimetização de membranas celulares, o que permite o estudo de interações entre compostos nos níveis moleculares. Por este motivo, filmes de Langmuir de fosfolipídios são utilizados em estudos aonde representam modelos simples de membrana celular.

Neste estudo foi utilizado o fosfolipídio DPPC e o fármaco violaceína em duas técnicas de caracterização para filmes de Langmuir. A seguir são apresentadas tais técnicas, comumente utilizadas para estudar a interação de fármacos com filmes de Langmuir.

Pressão de Superfície (π)

A pressão de superfície (π) é definida como a diferença em tensão superficial entre uma subfase na ausência do material (γ0) e uma subfase com a monocamada (γ), como representado na equação π = γ0 – γ. Os estados superficiais são analisados a partir do perfil da curva, obtida a temperatura constante, que relaciona a pressão superficial com a área disponível por molécula. A área por molécula de tensoativos se estima conhecendo a área superficial e o número de moléculas espalhadas. Cada região da curva pode ser associada com um estado físico distinto tridimensional da matéria (gasoso, sólido ou líquido). Na fase gasosa (G) as moléculas se encontram muito distantes, não havendo interações entre elas, portando a pressão superficial é zero. Na fase de líquido-expandido (LE), as moléculas começam a se aproximar, causando interações fracas com suas vizinhas. Durante a fase de líquido-condensado (LC) a proximidade das moléculas aumenta consideravelmente, havendo inclusive contato entre algumas delas. E a fase sólida ou condensada (S) ocorre quando as moléculas estão tão compactas e comprimidas, que qualquer aumento de pressão causará o colapso. O colapso ocorre quando a monocamada perde suas características originais de camada monomolecular, levando a agregados tridimensionais. A pressão de superfície também serve para estudar a extensão de adsorção de um composto que, solubilizado na subfase aquosa, interage com a monocamada na interface ar-água. Para isso, é necessário uma pressão inicial (obtida experimentalmente ou pela quantidade de material espalhado ou pela compressão e expansão do filme). Posteriormente, é inserido o segundo material de interesse na monocamada. A variação de pressão com o tempo permite a obtenção da cinética de adsorção. A adsorção pode ser estimada pelo tempo para se atingir o equilíbrio, e o aumento de pressão (Δπ) provocado pelo composto. Os valores de Δπ dependem da estrutura do composto, bem como a pressão inicial. Um aumento de pressão superficial indica que a adsorção do material de interesse a sua monocamada.

Espectroscopia de Absorção-Reflexão na região do infravermelho com modulação da polarização (PM-IRRAS)

A técnica de espectroscopia na região do infravermelho fornece informações a respeito dos modos vibracionais das ligações químicas das moléculas, permite a caracterização da conformação das cadeias e estruturas de grupos, além de fornecer informações qualitativas e quantitativas sobre a orientação molecular. Esse tipo de informação pode ser obtido através do conhecimento dos comprimentos das ligações, e das constantes de força de estiramento e de deformação dos ângulos das ligações. Além disso, nesta técnica a luz polarizada perpendicular (p) é preferencialmente absorvida na reflexão, enquanto a luz polarizada paralelamente (s) não é absorvida. A utilização do PM-IRRAS em filmes de Langmuir nos permite descobrir a localização exata da inserção de compostos como fármacos na monocamada.

Materiais e métodos

Materiais

Reagentes:

Água purificada por sistema Milli-Q

Dipalmitoilfosfatidilcolina(DPPC) Sigma-Aldrich 0,5 mg/mL

Violaceína 0,5 mg/mL

Métodos

Para a obtenção das isotermas de pressão de superfície-área de monocamada foi necessário, primeiramente, a limpeza geral da cuba de Langmuir (KSV-NIMA) utilizando papel molhado com clorofórmio. Após a limpeza, preenche-se a cuba até o menisco com água purificada e usa-se um papel filtro de 1 cm de espessura, necessário para medir a tensão superficial. Utilizando as barreiras móveis com velocidade máxima, mede-se a tensão superficial da água antes do espalhamento do material, sendo necessária uma variação de tensão superficial inferior a 1 mN/m ou inferior a -1mN/m. Se estiver fora deste padrão, é preciso efetuar uma limpeza na superfície utilizando uma bomba de sucção. A pressão superficial das soluções é obtida através de π = γo – γ que relaciona a tensão superficial da água (γo) com a tensão superficial da água após o espalhamento do composto (γ). Espalha-se na superfície da água, através de gotas, uma solução de 30 µl de DPPC dissolvido em clorofórmio, e após um período de espera, necessário para a evaporação do solvente, comprime-se as barreiras móveis a velocidade de 10 mm/min e é medida a pressão superficial do DPPC, obtendo o gráfico de pressão superficial x área. Após esse processo, são espalhados 10 µl do fármaco violaceína na superfície da monocamada. Com a compressão das barreiras a mesma velocidade, é obtido o gráfico de pressão superficial x área da solução de DPPC mais violaceína.

Para a obtenção das isotermas de compressão e descompressão (2 ciclos) foi utilizada uma pressão alvo de 30 mN/m a uma velocidade de 10mm/min, tanto para o DPPC quanto