Desenvolvimento de filmes de complexo de polieletrólitos de quitosana e alginato com óleos essenciais para aplicação como curativos

Abstract

A combinação da quitosana com o alginato leva à formação de complexos de polieletrólitos (PEC’s), que têm sido utilizados principalmente para aplicações como curativos na área biomédica. A complexação destas macromoléculas resulta em melhor desempenho do produto quando comparado ao obtido em filmes preparados com apenas um dos polímeros. Além disso, para aplicações tais como curativos, a incorporação de compostos bioativos antibacterianos no material pode proteger e acelerar a cicatrização das feridas, destacando-se os óleos essenciais como alternativa a fármacos sintéticos. O presente trabalho tem por objetivo desenvolver filmes ativos de PEC de quitosana-alginato com óleos essenciais (OEs) de lavanda (OEL) e de tomilho (OET) para aplicação como curativos de feridas de alta e de média exsudação. As condições de processamento podem afetar a estrutura do PEC obtido, influenciando as propriedades finais do material. Assim, para a obtenção de filmes com características adequadas à aplicação, a influência do pH, da velocidade de agitação, das quantidades de reticulante e de plastificante, bem como do tipo de ácido utilizado na solubilização da quitosana foram avaliadas nas propriedades dos materiais utilizando um planejamento experimental de Box-Behnken. Os filmes foram produzidos por casting, segundo as condições experimentais definidas no planejamento. Todos os fatores estudados, bem como suas interações, tiveram efeito significativo nas propriedades de interesse dos filmes e os modelos obtidos descreveram de forma satisfatória o comportamento dessas propriedades. Esses modelos foram utilizados para a definição dos tratamentos aplicados na produção dos filmes controle para as diferentes aplicações, a partir dos quais foram preparados os materiais ativos com os OEs. Os filmes foram produzidos por casting, sendo translúcidos, mais finos do que a pele humana e, de forma geral, apresentaram propriedades que estão de acordo com algumas das principais características desejadas em curativos, com caráter oclusivo e capazes de atender a feridas com diferentes níveis de exsudação. Todos os filmes apresentaram valores de atividade de água abaixo do limite mínimo para o crescimento de microrganismos e a incorporação dos OEs conferiu aos materiais propriedades mecânicas mais próximas às da pele humana, maior proteção UV-B e aumento da atividade antimicrobiana do material em comparação aos controles. Dentre as formulações desenvolvidas, filmes de alta capacidade de absorção de líquidos contendo OEL (0,5 % móleo/msuspensão) apresentaram o maior potencial de aplicação em feridas como queimaduras, enquanto filmes de média capacidade de absorção de líquidos contendo OET (0,5 % móleo/msuspensão) apresentaram as melhores propriedades para utilização em feridas de exsudação moderada. Os resultados demonstram que conhecer o efeito das condições de processamento nas características de filmes de PEC de quitosanaalginato, juntamente à incorporação de óleo essencial de lavanda e de tomilho, permitem obter materiais adequados e com potencial de aplicação como curativos antibacterianos e biocompatíveis para diferentes tipos de feridas.

The combination of chitosan and alginate leads to the formation of polyelectrolyte complexes (PECs), which have been used mainly for applications such as dressings in the biomedical field. The complexation of these macromolecules results in better product performance when compared to that obtained in films prepared with only one of the polymers. Furthermore, for applications such as dressings, the incorporation of antibacterial bioactive compounds into the material can protect and accelerate wound healing, with essential oils standing out as an alternative to synthetic drugs. The present work aims to develop active chitosan-alginate PEC films with lavender (LEO) and thyme (TEO) essential oils (EOs) for application as dressings for high and medium exudation wounds. The processing conditions can affect the structure of the PEC obtained, influencing the final properties of the material. Thus, in order to obtain films with appropriate characteristics, the influence of pH, agitation speed, amounts of crosslinker and plasticizer, and the type of acid used to solubilize chitosan on the properties of the materials were evaluated using a Box-Behnken experimental design. The films were produced by casting according to the experimental conditions defined by the design. All the factors studied, as well as their interactions, had a significant effect on the properties of interest of the films and the models obtained satisfactorily described the behavior of these properties. These models were used to define the treatments applied in producing control films for the different applications from which the active materials with the EOs were prepared. The films produced were translucent, thinner than human skin and, in general, presented properties that are in accordance with some of the main characteristics desired in dressings, with an occlusive character and ability to meet the needs of wounds with different levels of exudation. All films presented water activity values below the minimum limit for the growth of microorganisms. The incorporation of EOs gave the materials mechanical properties closer to those of human skin, greater UV-B protection and increased the antimicrobial activity of the material compared to the controls. Among the formulations, developed films with high liquid absorption capacity containing EO (0.5 % moil/msuspension) showed the greatest potential for application in wounds such as burns, while films with medium liquid absorption capacity containing EO (0.5 % moil/msuspension) showed the best properties for use in moderately exuding wounds. The results demonstrate that the knowledge of the effect of processing conditions on the characteristics of chitosanalginate PEC films, together with the incorporation of lavender and thyme essential oils, allows obtaining suitable materials with potential for application as antibacterial and biocompatible dressings for different types of wounds.