Preparação e caracterização de microesferas de quitosana e quitosana/gelatina carregadas com os minerais cromo e magnésio

Maria Helena de Sousa  Barroso; Camila Castelli  Flores; Michelle Lemes  Pereira

doi:10.33448/rsd-v11i8.30915

Authors

Maria Helena de Sousa Barroso Universidade Federal de Jataí https://orcid.org/0000-0001-9589-8498
Camila Castelli Flores Universidade Federal de Jataí https://orcid.org/0000-0002-7367-1206
Michelle Lemes Pereira Universidade Federal de Jataí https://orcid.org/0000-0001-8358-9639

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i8.30915

Keywords:

Chitosan; Gelatin; Microspheres; Cross-linked emulsion.

Abstract

This work consisted in the preparation and characterization of chitosan (MQUI), chitosan/gelatin (MQUI/GEL), chitosan and chitosan/gelatin microspheres loaded with chromium (MQUI-Cr and MQUI/GEL-Cr) and with magnesium (MQUI-Mg and MQUI-GEL-Mg). The microspheres were prepared by the cross-linked emulsion method using glutaraldehyde as a cross-linking agent. The degree of deacetylation (GD) of chitosan determined by potentiometric titration was 78.7%. The chitosan spectrum in the infrared region showed characteristic bands for this type of material. The images obtained by a digital camera coupled to an optical microscope showed that the MQUI and MQUI-Mg microspheres presented spherical shapes of regular sizes and probably with diameters on a micrometer scale. The addition of 20% of gelatin to chitosan promotes the formation of some microspheres for MQUI/GEL and MQUI/GEL-Mg, but the material starts to present spongy characteristics with the appearance of fibers that seem insoluble. On the other hand, the MQUI-Cr and MQUI/GEL-Cr material could not identify the presence of microspheres, showing aspects of amorphous materials, if in addition to gelatin, the chromium added in the form of sulfate may have influenced the characteristics of this material. The images obtained by Scanning Electron Microscopy confirmed the results obtained by Optical Microscopy, that is, the presence of gelatin caused a fibrous material to appear, and some microspheres embedded in the middle of it or presented materials with amorphous characteristics.

References

Ali, G., Sharma, M., Salama, E. S. Ling, Z., & Li, X. (2022). Applications Of Chitin And Chitosan As Natural Biopolymer: Potential Sources, Pretreatments, And Degradation Pathways. Biomass Conv. Bioref. Https://Doi.Org/10.1007/S13399-022-02684-X

Almeida, P. F., & Santana, J. C. C. (2010) Avaliação da qualidade de uma gelatina obtida a partir de tarsos de frango. XXX Encontro Nacional de Engenharia de Produção, São Paulo, Brasil,

Azevedo, V., Chaves, S., Bezerra, D., Lia Fook, M. & Costa, A. (2007). Quitina e Quitosana: aplicações como biomateriais. Revista eletrônica de Materiais e processos. 2 (3), 27-34. www.dema.ufcg.edu.br/revista

Bansode, S. S., Banbarjee, S. K., Gaikwad, D. D., Jadhav, S. L., & Thorat, R. M. (2010). Microencapsulation: a review. International Journal of Pharmaceutical Sciences Review and Research, p. 38-43.

Barros, F. C. F., Cavalcante, R.N., Carvalho, T. V., Dias, F. S., Queiroz, D. C., Vasconcellos, L. C. G., & Nascimento, R. F. (2006) Produção e caracterização de esferas de quitosana modificada quimicamente. Rev. Iberoamericana de Polímeros, 7, 232 – 246. eviberpol.files.wordpress.com/2019/08/2006-barros.pdf

Barroso, M. H. S., Pereira, M. L., & Malaquias, K. S. (2020) Obtenção e caracterização de microesferas de quitosana: um estudo para liberação de fármacos anti-inflamatórios. Em Atividades de Ensino e de Pesquisa em Química 2. Atena Editora, 2. 123-139. 10.22533/at.ed.29520170112

Battisti, M. V.; & Campana-Filho, S. P. (2008). Obtenção e caracterização de α-quitina e quitosanas de cascas de macrobrachium rosembergi. Quim. Nova, 31(8). doi:10.1590/S0100-40422008000800019

Berger, J., Reist, M., Mayer, J. M., Felt, O., Peppas, N. A., & Gurny, R. (2004). Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels for biomedical applications.European journal of pharmaceutics, 57(1), 19–34. https://doi.org/10.1016/s0939-6411(03)00161-9

Brasileiro, J.S.L. (2011) Microencapsulação De Compostos Bioactivos: Inovação Em Diferentes Áreas. Tese (Dissertação De Mestrado) – Universidade Fernando Pessoa, Faculdade De Ciências Da Saúde, Porto,

Broussignac, J. (1972) Un hault polymere natural per connum dans I’industrie le chitosan, Chimie et Industrie-Genie Chimique, 99, 1241-1249

Burhan A. M., Abdel-Hamid, S. M., Soliman, M. E., & Sammour, O.A. (2019) Optimisation of the microencapsulation of lavender oil by spray drying. J Microencapsul, 36(3):250-266. doi: 10.1080/02652048.2019.1620355.

Biskup, R. C., Jarosińska, D., Rokita, B., Ulański, P., & Rosiak, J. (2012) Determination of degree of deacetylation of chitosan - comparision of methods, Progress on Chemistry and Application of Chitin and Its ..., XVII, 5-20.

Campana Filho, S. P., Britto, D. De., Curti, E., Abreu, F. R., Cardoso, M. B., Battisti, M. V., Sim, P. C., Goy, R. C., Signini, R., & Lavall, R. L. (2007). Extração, estrutura e propriedades de α e β-quitina. Química Nova, 3(3): 644-650.https://doi.org/10.1590/S0100-40422007000300026

Campana Filho, S. P., & Signini, R. (2001). Efeito de aditivos na desacetilação de quitina. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 11(4), 169-173. doi:10.1590/S0104-14282001000400006

Damian, C., Beirão, L. H., Francisco, A. De., Espírito Santo, M. L. P., & Teixeira, E. (2005) Quitosana: Um Amino Polissacarídio com Características Funcionais. Alim. Nutr., 16 (2), 195-205.

El Knidri, H., Belaabed, R., Addaou, A., Laajeb, A., & Lahsini, A. (2018). Extraction, chemical modification and characterization of chitin and chitosan. International Journal of Biological Macromolecules, 120, Part A, 1181-1189. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.08.139.

Felipe, L. O., Rabello, L. A., Junior, E. N. O., & Santos, I. J. B. (2017) Quitosana: Da Química Básica À Bioengenharia. Química Nova, 3 (4), 312-320.

Flores, C.C. (2018). Preparação e caracterização de microesferas de quitosana/gelatina carregadas com os minerais cromo e magnésio. Trabalho de conclusão de curso (Bacharel em Biomedicina) – Universidade Federal de Goiás, Jataí.

Garcia, I. A., Hirdes, A. R., Inoue, M. D., & Santos, A. J. R. W. A. (2020). Evaluation of titulometric methods for determination of deacetylation´s degree in chitosan. Braz. J. of Develop. 6 (1), 4066-4084. doi:10.34117/bjdv6n1-289

Gómez-Guillén, M. C., Giménez, B., López-Caballero, M. E., & Montero, M. P. (2011) Funtional and bioactive properties of collagen and gelatin from alternative sources: a review. Food Hydrocolloids, 25. 1813-1827. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2011.02.007

Gonsalves, A. A., Araújo, C. R. M., Soares, N. A., Goulart, M. O. F., & Abreu, F. C. (2011). Diferentes estratégias para a reticulação de quitosana. Química Nova, 34, 1215-1223. https://doi.org/10.1590/S0100-40422011000700021

Jameela, S. R., & Jayakrishnan, A. (1995). Glutaraldehyde cross-linked chitosan microspheres as a long acting biodegradable drug delivery vehicle: studies on the in vitro release of mitoxantrone and in vivo degradation of microspheres in rat muscle. Biomaterials, 16, 769-775. https://doi.org/10.1016/0142-9612(95)99639-4

Kurtz, M. C., Cruz, A., Retamoso, V., Drehmer, P. B., Silveira, V., & Kirsten, V. R. (2010) Quitosana na redução de colesterol e perda de peso: uma revisão da literatura. IN: Promovendo Saúde na Contemporaneidade: desafios de pesquisa, ensino e extensão. https://xdocs.com.br/doc/artigo-2-semana-2-9877v9kpdq8z

Laranjeira, C. M. M., & Fávere, V. T. (2009) Quitosana: Biopolímero Funcional Com Potencial Industrial Biomédico. Química.Nova, 32 (3), 672-678.

Longo, W. E., Iwata, H.; Lindheimer, T. A., & Goldberg, E. P. J. (1982) Preparation of hydrophilic albumin microspheres using polymeric dispersing agents. Journal Pharmeutical Scince, 71(12):1323-1328.

Liu, Z., Wang, K., Pen, X., & Zhang, L. (2022). Chitosan-based drug delivery systems: current strategic design and potential application in human hard tissue repair. European polymer journal, 166, (5,). https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2021.110979

Matté, G. M.; & Da Rosa, S. (2013) A tecnologia da microencapsulação através das microesferas de quitosana. Revista Iberoamericana de Polímeros, 14 (5)

Melo, F. O., & Constant, P. B. L. (2021). Microencapsulação por gelificação iônica: Uma prospecção tecnológica com base no INPI. Cadernos de Prospecção. 14 (4). http://dx.doi/10.9771/cp.v14i4.37093

Moore, G. K.; & Roberts, G. A. F. (1980). Determination of degree of N-acetylation of chitosan. International Journal Biology Macromolecules, 2, 115- 116.

Moraes, F. P., & Colla, L.M. (2006). Alimentos funcionais e nutracêuticos: definições legislação e benefícios à saúde. Revista Eletrônica de Farmácia, 3, 99-112. doi: https://doi.org/10.5216/ref.v3i2.2082

Moura, M. J. (2012). Aplicações do Quitosano em Libertação Controlada de Fármacos: Algumas Considerações. Enciclopédia biosfera, Centro Científico Conhecer, 8 (14). https://www.conhecer.org.br/enciclop/2012a/saude/aplicacoes.pdf

Muxika, A., Etxabide, A., Uranga, J., Guerrero, P., & de la Caba, K. (2017). Chitosan as a bioactive polymer: Processing, properties and applications. International journal of biological macromolecules, 105(2), 1358–1368. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.07.087

Muzzarelli, R. A. A. (1978) Chitin. Oxford: Pergamon Press.

Nascimento, M.H.M., & Lombello, C.B. (2016) Hidrogéis a base de ácido hialurônico e quitosana para engenharia de tecido cartilaginoso. Revista Polímeros,

(4). https://doi.org/10.1590/0104-1428.1987

Naithani, M., Bharadwaj J., & Darbari, A. (2014) Magnesium: The fifth electrolyte. J. Med. Nutr Nutraceut, 3, 66-72. doi:10.4103/2278-019X.131955

Nunes G., Silva T., Holkem A., Schley V., & Menezes C. (2015) Microencapsulation of Probiotic Cultures: Principles of Spray Drying Method. Ciência e Natura, (37) 132– 141.doi:10.5902/2179-460X19742

Ofokansi, K.C., Kenechukwu, F.C., Isah, A.B., & Okigbo, E.L. (2013) Formulation and Evaluation of Glutaraldehyde-Crosslinked Chitosan Microparticles for the Delivery of Ibuprofen. Tropical Journal of Pharmaceutical Research, 12 (1), 19-25. doi:10.4314/tjpr v12i1.4

Ozkan, G., Franco P., Marco, I., Xiao, J., & Capanoglu, E. (2019). A review of microencapsulation methods for food antioxidants: Principles, advantages, drawbacks and applications, Food Chemistry, 272, 494-506. doi: 10.1016/j.foodchem.2018.07.205.

Parize, A.L. (2009). Desenvolvimento de sistemas particulados e de filmes de a basequitosana e corante cúrcuma. Tese de Doutorado. Florianópolis,

Penha, V. C. S., Silva, Y. M. O., Silva, G. C., & Queiroz, M. B. (2020). Produção de microesferas de quitosana para fins farmacêuticos/production of chitosan microspheres for pharmaceutical purposes. Brazilian. Jounal. of Development 6 (8). 55941-55973. doi:10.34117/bjdv6n8-129

Pereira, K. C., Ferreira, D. C. M., Alvarenga, G. F., Pereira, M. S. S., Barcelos, M.C. S., & Costa, J. M. G. (2018). Microencapsulação e liberação controlada por difusão de ingredientes alimentícios produzidos através da secagem por atomização: revisão. Braz. J. Food Technol, v.21. https://doi.org/10.1590/1981-6723.08317

Pereira, M. L. (2016). Microesferas de quitosana carregadas com minerais para potencial aplicação no emagrecimento. Trabalho de conclusão de curso (Bacharel em Biomedicina) – Universidade Federal de Goiás, Jataí.

Rao, K.P., & Thomas, J.K. (1988) Collagen graft copolymers and their biomedical application. In: NIMNI.M.E. Collagen. Boca Raton, CRC, v.3, p.63-86

Reis, A. B. (2005) Caracterização de filmes e coberturas de quitosana aplicados em papelão ondulado. 83 f. Dissertação (Mestre em Engenharia Química) – Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas.

Rinaudo, M. (2006) Chitin and Chitosan: Properties and Applications. Progress in Polymer Science, 31, 603-632. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.06.001

Rodrigues, S.; Costa, A. M.; & Grenha, A. (2012). Chitosan/Carrageenan nanoparticles: Effect of cross-linking with tripolyphosphate and charge ratios. Carbohydrate Polymers, 89, doi: 10.1016/j.carbpol.2012.03.010

Rokhade, A.P., Patil, S.A., & Aminabhavi, T.M. (2007). Synthesis and characterization of semi-interpenetrating polymer network microspheres of acrylamide grafted dextran and chitosan for controlled release of acyclovir.Carbohydrate Polymers, 67, 605-613.

Rocasalbasa, G., Franceskoa, A., Tourinoa, X.F.F., Guebitzc, G.M., & Tzanoova, T. (2013). Laccase-assisted formation of bioactive chitosan/gelatin hydrogel stabilized with plant polyphenols. Carbohydrate Polymers, 92, 989-996.

Shariatinia, Z. (2018). Pharmaceutical applications of chitosan. Advances in colloid and interface science, 263, 131-194. 10.1016/j.cis.2018.11.008

Silva, H. S. R. C., Santos, K. S. C. R., & Ferreira, E. I. (2006). Quitosana: derivados hidrossolúveis, aplicações farmacêuticas e avanços. Química Nova, 29 (4), 776-785.

Silva, I. C. T., Tavares, J. R., & Lyra A. M. (2022). Micropartículas de liberação modificada contendo cetoprofeno. Visão Acadêmica, 23 (1) ISSN 1518-8361

Singh, M. N., Hemant, K. S., Ram, M., & Shivakumar, H. G. (2010). Microencapsulation: A promising technique for controlled drug delivery. Research in pharmaceutical sciences, 5(2), 65–77.

Tewes, F., Boury, F., & Benoit, J.P. (2006). Patent: WO2007072106 A1

Torres, M. A., Vieira, R. S., Beppu, M. M., & Santana, C. C. (2005). Microesferas de quitosana modificadas quimicamente. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 15 (4), 306-312. https://doi.org/10.1590/S0104-14282005000400016

Venkatesan, P., Manavalan, R., & Valliappan, K. (2009) Microencapsulation: a vital technique in novel drug delivery system. Journal of Pharmaceutical Sciences and Research,1 p. 26-35.

Volpe S. L. (2013). Magnesium in disease prevention and overall health. Advances in nutrition (Bethesda, Md.), 4(3), 378S–83S. https://doi.org/10.3945/an.112.003483

Vieira, W. T., Nicollini, M. V. S., da Silva, M. G. C., de Oliveira Nascimento, L., & Vieira, M. G. A. (2022). Natural polysaccharides and proteins applied to the development of gastroresistant multiparticulate systems for anti-inflammatory drug delivery–A systematic review. European Polymer Journal, https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2022.111205

Yang, C., Xu, L., Zhou, Y., Zhang, X., Huang, X., Wang, M., Han, YZhai, M., Wei, S., & Li, J. (2010). A green fabrication approach of gelatin/CM-chitosan hybrid hydrogel for wound healing. Carbohydrate Polymers, 82, 1297–1305. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.07.013

Preparation and characterization of chitosan and chitosan/gelatin microspheres loaded with chrome and magnesium minerals

Authors

DOI:

Keywords:

Abstract

References

Downloads

Published

How to Cite

Issue

Section

License

JOURNAL METRICS

Language

Make a Submission