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Caracterização de nanopartículas: Potencial Zeta e pH
Luana Lopes Dornelles, Sabrina Felin
Professora Luciane Laporta
Nanotecnologia aplicada à farmácia
Potencial Zeta
É fornecido pela organização e composição química dos componentes na interface partícula/fase aquosa;
Reflete o potencial elétrico de superfície de nanopartículas;
Técnica utilizada para investigar a estabilidade;
Baseia-se na carga superficial da partícula em análise, de qualquer camada adsorvida na interface com o meio, e da natureza e composição do meio que a circunda;
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Reflete a carga efetiva nas partículas, que se correlaciona com a repulsão eletrostática entre elas, e com estabilidade da suspensão;
Quanto maior o potencial zeta, mais estável é a suspensão.
Particulas carregadas se repelem, e essa força supera a tendência natural à agregação.
Potencial Zeta
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Valores de referência para Potencial Zeta
É desejado que o potencial zeta das partículas em suspensão seja maior que 30 mV (positivo ou negativo), uma vez que o sistema permanece mais estável devido a repulsão entre as partículas, dificultando a agregação e o aumento no tamanho da partícula.
PotencialZeta(mV)
Agregação coloidal
≥ ± 30
Pouca ou nenhuma
≥ ± 15 > ± 30
Agregação moderada
< ± 15
Agregação severa
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Diferente de zero 
Indica a estabilidade das formulações 
Estável
Instável
Grandes forças repulsivas tendem a evitar agregação
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Potencial Zeta
Todo material quando em contato com um meio líquido tende a adquirir carga elétrica em sua superfície
A carga líquida da superfície da partícula afeta a distribuição de íons na sua vizinhança
Aumento na concentração de contra íons, formando uma dupla camada elétrica na interface da partícula com o líquido
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Potencial Zeta
Medida de Potencial Zeta
A medida do potencial zeta é realizada indiretamente e, a partir deste, pode-se estimar o valor do potencial na superfície
Zetasizer Nano Zs
É calculado através do rastreamento do movimento de partículas carregadas em um campo de tensão;
Mobilidade eletroforética (EM)
chamado
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Medida de Potencial Zeta
Introduz-se a suspensão coloidal diluída em um cuba com dois eletrodos e aplica-se um potencial elétrico a suspensão
As espécies carregadas eletricamente irão se mover em direção do eletrodo de carga contraria, tão mais rapidamente quanto maior a sua carga elétrica e maior o campo elétrico aplicado.
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Fatores que interferem o potencial zeta
pH;
condutividade: maior a força iônica do meio, maior a “compressão” da dupla camada elétrica;
concentração dos componentes da formulação.
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A definição de pH baseia-se na atividade dos íons hidrogênio em meio aquoso;
Nos indica se o meio é ácido, neutro ou básico.
Potencial hidrogeniônico - pH
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Potencial hidrogeniônico - pH
O monitoramento do pH dos sistemas nanoparticulados, em função do tempo, permite que sejam obtidas informações importantes sobre a estabilidade;
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temperatura;
concentração do componentes da formulação;
pressão, por poder acelerar reações químicas no meio;
Fatores que interferem no pH
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degradação do polímero em sistemas que o utilizam;
ionização ou hidrólise de grupos carboxílicos presentes no polímero quanto à hidrólise;
hidrofobicidade dos componentes da formulação;
Fatores que interferem no pH
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Exemplos de avaliação de pH
Em trabalho realizado por Calvo e colaboradores, verificou-se diminuição da massa molar da PCL (polímero utilizado) em suspensões de nanocápsulas e nanoesferas, após 6 meses de armazenamento, com consequente diminuição do pH destas formulações;
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A diminuição dos valores de pH de suspensões coloidais poliméricas, em um curto período de tempo, pode ser atribuída tanto à ionização de grupos carboxílicos presentes no polímero, quanto à hidrólise, dependendo da hidrofobicidade do poliéster;
Exemplos de avaliação de pH
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Suspensões de nanopartículas preparadas com PCL apresentaram redução dos valores de pH, num período de 3,5 meses;
Este fato foi atribuído à exposição de maior número de grupos ácidos carboxílicos terminais, em função do tempo, promovida pela relaxação das cadeias poliméricas;
Exemplos de avaliação de pH
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Diminuição do pH de suspensões de nanocápsulas de poli(ácido metacrílico-co-metacrilato de metila) (Eudragit S90), monitorado durante os primeiros 45 dias após a preparação, foi também atribuída à dissociação dos grupos carboxílicos, presentes como grupos pendentes no polímero, que, em função do tempo, se posicionam na interface partícula/água devido à relaxação das cadeias poliméricas.
Exemplos de avaliação de pH
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Como determinar o pH?
Utiliza-se um equipamento eletrônico chamado potenciômetro;
Ele é constituído por um eletrodo e um circuito potenciométrico;
O aparelho é calibrado (ajustado) de acordo com os valores referenciado em cada soluções de calibração. Normalmente utiliza-se tampões de pH aproximadamente 7,000 e 4,005;
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A leitura do aparelho é feita em função da leitura da tensão (milivolts) que o eletrodo gera quando submerso na amostra. A intensidade da tensão medida é convertida para uma escala de pH;
O aparelho faz essa conversão, tendo como uma escala usual de pH 0 a 14.
Como determinar o pH?
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Referências
ABREU, S.L., Caracterização e dispersão em meio aquoso da α-Alumina com tamanho de partícula submicrométrico e nanométrico. Dissertação (mestrado) UFOP, abril de 2011.
CODEVILLA, C. F. et al. Incorporação da curcumina em sistemas nanoestruturados: Revisão. Ciência e Natura, 2015.
Zetasizer nano ZS, Malvern. Disponível em: <https://www.malvern.com/br/products/product-range/zetasizer-range/zetasizer-nano-range/zetasizer-nano-zs> Acesso em setembro de 2017;
SCHAFFAZICK, S.R., GUTERRES, S.S., FREITAS, L.L., POHLMANN, A.R. Caracterização e estabilidade físico-química de sistemas poliméricos nanoparticulados para administração de fármacos. (2003) Disponível em: <http://www.lume.ufrgs.br/bitstream/handle/10183/72981/000381781.pdf?sequence=1> Acesso em Setembro de 2017.
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Caracterização de nanopartículas: Potencial Zeta e pH
Luana Lopes Dornelles, Sabrina Felin
Professora Luciane Laporta
Nanotecnologia aplicada à farmácia