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1 Universidade Federal do Ceará Faculdade de Farmácia, Odontologia e Enfermagem Departamento de Farmácia Farmacognosia I DETERMINAÇÃO DO TEOR DE CUMARINA NO EXTRATO LÍQUIDO DAS CASCAS DA Amburana cearensis A. C. Smith Equipe: Ivna Viana, Paloma Araújo, Pedro Nonato e Thiago de Freitas. Professora Dra. Luzia Kalyne A. M. Leal Semestre: 2015.1 Fortaleza 2015 2 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ........................................................................................................................................ 3 OBJETIVO ............................................................................................................................................... 5 GRANULOMETRIA .................................................................................................................................. 6 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ............................................................................................................. 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................................................................... 7 TURBÓLISE ........................................................................................................................................... 10 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................................... 10 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................................... 11 CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA (CCD)................................................................................. 12 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................................... 12 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................................... 13 CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (CLAE) ...................................................................... 14 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................................................................... 14 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................................................... 16 CONCLUSÃO......................................................................................................................................... 19 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................................ 20 3 INTRODUÇÃO Amburana cearensis A. C. Smith (Fabaceae), conhecida popularmente por cumaru ou imburana-de-cheiro, é uma árvore de importância econômica, típica do sertão nordestino, onde é amplamente empregada em carpintaria, perfumaria e para fins farmacêuticos. A casca do caule, indicada para o tratamento de afecções respiratórias, é largamente utilizada na medicina popular no preparo de uma formulação caseira, chamada de "lambedor", e também na produção industrial do fitoterápico "xarope de cumaru". A eficácia do uso popular de A. cearensis é comprovada por estudos farmacológicos a partir do extrato hidroalcoólico da casca do caule e de alguns de seus constituintes químicos, os quais demonstraram atividades analgésica, broncodilatadora e antiinflamatória. Quimicamente, a casca do caule é basicamente constituída de cumarina, responsável pelo seu odor peculiar, dos flavonóides isocampferídio, campferol e afrormosina, pelos glicosídeos fenólicos amburosídios A e B, dos ácidos fenólicos, ácido vanílico e ácido protocatecuico, além de quantidades abundantes de sacarose. Estudos recentes revelaram que a cumarina , o isocampferídio e o amburosídio A possuem efeitos anti-inflamatório, antioxidante e broncodilatador, sendo indicados como princípios ativos da planta. Por outro lado, a crescente demanda na exploração econômica de A. cearensis, causada pelo seu uso madeireiro e medicinal, tem provocado uma séria ameaça à sua sobrevivência, já que segundo a União Internacional para a Conservação da Natureza e dos Recursos Naturais - IUCN esta espécie sofre risco de extinção. Além disso, sua congênere A. acreana consta na lista oficial de espécies da flora brasileira ameaçadas de extinção. Diante deste cenário, ações de conservação e aproveitamento sustentável da espécie foram delineadas e estão sendo executadas possibilitando a domesticação de A. cearensis através de cultivo por semeadura. Em testes farmacológicos pré-clínicos, extratos etanólicos de espécimes cultivados de A. cearensis demonstraram atividade antiinflamatória equivalente ao da casca do caule. Figura 1 - Estrutura química da cumarina 1,2-benzopirona, principio ativo da A. cearensis É possível retirar o principio ativo desta planta através de diversos métodos de extração. A turbólise é um deles onde o pó da casca desta planta que já passou pela 4 granulometria, que é a determinação das dimensões das partículas do agregado e de suas respectivas porcentagens de ocorrência, passa por um aparelho de turbo extração que promove cisalhamento em partículas ainda menores por meio da velocidade e do uso de um solvente hidroalcóolico. Existe a possibilidade também de descobrir a presença ou não da cumarina no devido extrato através de dois métodos: A Cromatografia em Camada Delgada (CCD), que é uma técnica de adsorção líquido–sólido. Nesse caso, a separação se dá pela diferença de afinidade dos componentes de uma mistura pela fase estacionária; A Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE ou HPLC), que é uma técnica cromatográfica e se distingue por usar a fase móvel à alta pressão. O uso de pressões elevadas permite uma redução no diâmetro das partículas da fase estacionária, localizada no interior da coluna cromatográfica. O uso de partículas menores (na ordem de 5,0 µm) no recheio da coluna resulta em uma área superficial, o sítio de adsorção, maior (geralmente da ordem de centenas de metros quadrados por grama de fase estacionária), o que promove uma separação mais eficiente dos componentes da amostra. Essa "miniaturização" das partículas da coluna permite o uso de colunas menores, volumes menores de amostras e um gasto menor de fase móvel. Assim sendo, em cromatografia líquida de alta eficiência trabalha-se na faixa dos microlitros (µL). 5 OBJETIVO Identificar e determinar o teor de cumarina 1,2-benzopirona em um extrato das cascas da Amburana cearensis A. C. Smith preparado pelo método extrativo turbólise por cromatografia em camada delgada e cromatografia líquida de alta eficiência. 6 GRANULOMETRIA Granulometria é a distribuição, em porcentagem, dos diversos tamanhos de grãos. É a determinação das dimensões das partículas do agregado e de suas respectivas porcentagens de ocorrência. Através dos resultados obtidos é possível se fazer a curva de distribuição granulométrica, que é importante para a classificação dos pós bem como a estimativa de parâmetros como permeabilidade e capilaridade. Ela é realizada com auxilio de tamises operados por dispositivos mecânicos que reproduz movimentos verticais e horizontais da operação manual. O grau de divisão ou granulometria de pós é expresso pela referência à abertura nominal da malha dotamis utilizado. Através desses tamanhos os pós são classificados como: grosso, moderadamente grosso, semifino, fino e finíssimo. Os tamises utilizados possuíam as seguintes aberturas: Tamis 1 0,2 mm Tamis 2 0,71 mm Tamis 3 0,35 mm Tamis 4 0,250 mm Tamis 5 0,180 mm Tamis 6 0,125 mm Tamis 7 Sem aberturas A granulometria tem como objetivo identificar o percentual de cada tipo de grão na amostra de cascas de cumaru PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Realizou-se a organização do tamises no receptor de tamises e logo em seguida pesou-se 25 g do pó da casca de cumaru. Essas 25 g de pó de cumaru foram então colocadas no tamis mais superior distribuída de forma uniforme. O aparelho foi então ligado durante 5 minutos para se fazer a separação dos pós nos diferentes tamanhos. Ao fim dos cinco minutos cada tamis foi retirado e realizou-se a pesagem dos tamises agora com a amostra. 7 RESULTADOS E DISCUSSÃO Foram realizados os cálculos para saber o percentual de cada amostra em cada tamis. Para isso foi anteriormente realizada a pesagem dos tamises sem amostra e também a pesagem deles após o processo de tamisação, para se realizar a subtração e verificar a quantidade de grãos retida em cada tamis. Segue tabela com os resultados obtidos. Tamis Tamis vazio Tamis com amostra Peso da amostra Tamis 1 465,4 g 465,7 g 0,3 g Tamis 2 453,6 g 464,6 g 11 g Tamis 3 356,1 g 363,1 g 7 g Tamis 4 370,7 g 372,3 g 1,6 g Tamis 5 362,3 g 367,0 g 4,7 g Tamis 6 347,3 g 347,7 g 0,4 g Tamis 7 479,2 g 485,5 g 6,3 g O valor total encontrado após a realização do método de granulometria foi de 31,3 g, diferente do determinado pela metodologia que era de 25 g. Tal diferença pode ter ocorrido por pequenas irregularidades no processo de pesagem, processo de limpeza dos tamises ou pela inespecificidade da balança. Com tais resultados podemos realizar os cálculos para descobrir o percentual retido por cada tamis através da relação: % 𝑟𝑒𝑡𝑒𝑛çã𝑜 = 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑎 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎 𝑟𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎 𝑛𝑜 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑠𝑜𝑚𝑎 𝑑𝑜𝑠 𝑝𝑒𝑠𝑜𝑠 𝑑𝑎𝑠 𝑎𝑚𝑜𝑠𝑡𝑟𝑎𝑠 𝑒𝑚 𝑐𝑎𝑑𝑎 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 𝑒 𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑜𝑟 × 100 Percentual tamis 1: 8 % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 1 = 0,3 31,3 × 100 = 0,96% Percentual tamis 2: % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 2 = 11 31,3 × 100 = 35,14% Percentual tamis 3: % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 3 = 7 31,3 × 100 = 22,36% Percentual tamis 4: % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 4 = 1,6 31,3 × 100 = 5,11% Percentual tamis 5: % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 5 = 4,7 31,3 × 100 = 15,02% Percentual tamis 6: % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 6 = 0,4 31,3 × 100 = 1,28% Percentual tamis 7: % 𝑡𝑎𝑚𝑖𝑠 7 = 6,3 31,3 × 100 = 20,13% Os percentuais encontrados em cada tamis são melhores vistos no gráfico abaixo: 9 Conclui-se que o pó de cumaru trabalhado era um pó moderamente grosso, pois o maior percentual dele se encontrou no tamis 2 que admite a passagem de partículas menores que 0,71 mm. 0 5 10 15 20 25 30 35 Tamis 1 Tamis 2 Tamis 3 Tamis 4 Tamis 5 Tâmis 6 Tâmis 7 Total Massa retida 10 TURBÓLISE O processo extrativo visa a retirada dos princípios ativos de dentro de determinada droga vegetal, por meio de um solvente, obtendo-se formas terapêuticas mais convenientes ao manuseio e a manipulação. No método de extração denominado de turbo extração ou turbólise ocorre o emprego de um equipamento específico, um liquidificador industrial, que pulveriza as partes vegetais a temperatura ambiente e lava os conteúdos celulares, extraindo os princípios ativos. A técnica baseia-se na extração com simultânea, redução do tamanho de partícula, resultado da aplicação de elevadas forças de cisalhamento do liquidificador. A técnica é a frio, porém, devido a alta velocidade que o aparelho gira, a temperatura aumenta. Por esse motivo, o método não é ideal para ser utilizado com substâncias voláteis. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Materiais utilizados: Agitador industrial digital Ultraturrax; Termômetro; Pó grosso da casca do cumaru; Solução extratora hidroalcóolica 50%; Papel de filtro; Funil; Béqueres; Peneira; Gaze. Pesou-se 100g de pó grosso da casca de cumaru cultivado e transferiu-se para um béquer de 1000 ml. Adicionaram-se 270 ml de solução extratora para umedecer a droga, porque a casca do cumaru absorve a solução. Depois de umidificar, completou-se o volume com 200 ml de solução extratora e o béquer foi levado ao ultraturrax, um agitador industrial digital. A velocidade adotada foi de 11400 RPM porque nesse valor a temperatura registrada foi de 34ºC, durante um tempo de 5 minutos. Vale ressaltar que durante o período de agitação a temperatura excedeu 35 C por um curto intervalo de tempo, o que pode interferir na quantidade de cumarina presente no extrato final. 11 A mistura apresentou muita turgidez por conta dos tamanhos das partículas após a turbólise, por conta disso acrescentaram-se mais 500 mL para facilitar o processo de filtração. Pegou-se outro béquer vazio e adicionou-se sobre ele uma peneira com gaze para que fosse possível retirar o material mais grosso. Com isso, foi obtido um líquido menos espesso, mas ainda relativamente grosso de extrato. Então em outro béquer esse extrato foi filtrado novamente utilizado um funil com papel de filtro. Esse processo foi mais lento. Figura 2 - Processo de filtração do extrato recém retirado do agitador. À esquerda é possível observar o extrato sendo filtrado com a gaze e à direita, o extrado sendo novamente filtrado com papel de filtro. RESULTADOS E DISCUSSÃO Como o volume resultante de extrato foi muito alto, cerca de 700 ml, reduziu-se até 100 ml com banho-maria em temperatura controlada, obtendo um extrato mais concentrado. 12 CROMATOGRAFIA EM CAMADA DELGADA (CCD) A cromatografia é um método físico-químico de separação. Ela está fundamentada na migração diferencial dos componentes de uma mistura, que ocorre devido a diferentes interações, entre duas fases imiscíveis, a fase móvel e a fase estacionária. É uma técnica versátil e de grande aplicação, pois possui uma variedade de combinações entre fases móveis e estacionárias. A cromatografia pode ser utilizada para a identificação de compostos, por comparação com padrões previamente existentes, para a purificação de compostos, separando-se as substâncias indesejáveis e para a separação dos componentes de uma mistura. O parâmetro mais importante a ser considerado em CCD é o fator de retenção (Rf), o qual é a razão entre a distância percorrida pela substância em questão e a distância percorrida pela fase móvel. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Materiais utilizados: Extrato de cascas de Cumaru, vindo da extração pelo método da turbólise; Placas de sílica gel; Capilares; Cuba; Hexano: acetato de etila: etanol; Padrão de trabalho de cumarina; Revelador: KOH EtOh, Luz UV. Na placa de sílica foram colocados a 1 cm da extremidade com um capilar, cinco spots do extrato de cumaru e ao lado três do padrão de trabalho de Cumarina (que possui cerca de 98% de pureza). Deixou-se o solvente evaporar e em seguida colocou-se a placa na cuba, que possuía a fase móvel (hexano: acetato de etila: etanol), evitou-se que o ponto de aplicação da amostra mergulhasse no solvente. Quando o solvente atingiu a outra marca de 1,0 cm no topo da placa, esta foi removida da cuba e colocada na estufa para secar por aproximadamente 3 minutos. 13Passados os 3 minutos, aplicou-se o revelador KOH EtOh e colocou em uma luz UV, assim, pode-se observar a eluição e o fator de retenção (Rf) foi calculado. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na placa de 10cm de comprimento, o solvente eluiu 8 cm e o padão de trabalho de cumarina eluiu 6,7 cm. Estabeleceu-se um ponto na eluição do extrato de cumarina por turbólise e observou-se uma eluição de aproximadamente 6,7 cm. Para calcular o fator de retenção (Rf) que é um parâmetro físico da substância e pode ser utilizado para sua identificação caso se mantenham constantes algumas condições, mede-se a distância de uma linha à outra para encontrar o valor de X, em seguida, marca-se a distância de cada mancha colorida até a linha inicial (valor de a) e divide-se pelo valor de X. Rf A = a/x. No caso, o X usado foi igual a 8 cm, o “a” igual a 6,7, obtendo-se assim, um Rf igual a 0,8375. Tendo, o Rf do padrão e da amostra dado igual ou bem próximo, comprova-se a existência de cumarina 1,2-benzopirona no extrato de cascas se cumaru obtido através da extração por turbólise. Figura 3 - CCD do extrato de cumaru obtido por turbólise. O padrão de trabalho encontra-se à esquerda da imagem, enquanto que o extrato em análise está à direita. 14 CROMATOGRAFIA LÍQUIDA DE ALTA EFICIÊNCIA (CLAE) Como já foi anteriormente descrito, a cromatografia líquida de alta eficiência é um tipo de cromatografia líquida bastante utilizada no meio farmacêutico que emprega pequenas colunas, recheadas de materiais especialmente preparados e uma fase móvel que é eluída sobre altas pressões. Ela tem a capacidade de realizar separações e análises quantitativas de uma grande quantidade de compostos presentes em vários tipos de amostras, em escala de tempo de poucos minutos, com alta resolução, eficiência e sensibilidade. Na CLAE emprega-se uma coluna fechada (geralmente composta de sílica, alumina, carbono grafitizado ou polímero de estireno-divinilbenzeno), reaproveitável; portanto, até centenas de separações individuais podem ser realizadas com a mesma coluna. Essas colunas são muito eficazes, mas oferecem uma grande resistência à vazão da fase móvel, ou seja, ela sofre uma perda de carga. Por esta razão é necessário empregar sistemas de bomba de alta pressão (até 400 bar) que fazem a fase móvel migrar a uma velocidade razoável através da coluna. A vazão da fase móvel é controlada facilmente, resultando em operações mais reprodutíveis, que tornam as análises executadas por CLAE mais precisas. Vários tipos de detectores, que podem ser colocados na saída da coluna, proporcionam uma identificação e quantificação continua dos componentes da amostra. A análise quantitativa pela CLAE pode atingir uma precisão superior a + 0.5%. Finalmente, separações em escala preparativa de miligramas de amostras são relativamente fáceis. Devido a esse conjunto de vantagens que a CLAE garante, viu-se que era essencial realizar esse tipo de cromatografia para ter a real confirmação da presença de cumarina no extrato preparado via turbólise e, além disso, seria possível quantificar o teor desse princípio ativo no mesmo. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL Inicialmente foi feita uma análise do padrão de trabalho, uma solução de cumarina 98%. Com os dados obtidos do CLAE, foi construída uma curva de calibração onde foi verificada a linearidade do método. Obteve-se a equação da reta, na qual foram aplicados os valores obtidos na análise do extrato por CLAE, determinando desta forma, o teor de cumarina presente no mesmo. 15 As análises cromatográficas foram realizadas sob algumas condições específicas para a identificação de cumarina, as quais podem ser observadas abaixo: Condições Cromatográficas Coluna Variant RP18 (250 x 4,6 mm; 5 m) Temperatura 35 °C Detector 277 nm Fluxo 0.85 mL/min; Volume de Injeção 20 L Tempo de Corrida 10 min (isocrático) Fase Móvel Tampão acetato de amônio 5 mM: acetonitrila (73:27, v/v) Diluente Fase Móvel Tabela 1 - Condições cromatográficas adotadas Observa-se que a análise cromatográfica foi realizada em fase reversa, uma vez que a sílica presente na coluna possuía caráter apolar, já que tinha uma cadeia de 14 carbonos ligados a ela. Para a solução de cumarina 98% foi realizado o seguinte procedimento: Preparou-se uma solução-mãe de cumarina de concentração 0,7 mg/mL aproximadamente, utilizando os materiais necessários para a técnica; A partir da solução-mãe foram produzidas mais cinco soluções-padrão nas concentrações: 7,12; 14,24; 28,48; 49,84; 71,20 g/mL; As soluções foram diluídas com a fase móvel e filtradas; depois foram postas no vial e devidamente identificadas para que então as análises pudessem ser prosseguidas. Já, para o extrato preparado via turbólise, transferiu-se 1 mL para um balão volumétrico de 25 mL e completou-se o volume com o diluente. A partir de então, se seguiu com a análise. 16 RESULTADOS E DISCUSSÃO Para cada solução padrão em uma determinada concentração foi realizada uma análise cromatográfica. O detector presente no aparato da CLAE era um espectrofotômetro, o qual gerou os seguintes dados: Concentração (g/mL) Área do pico em 277 nm Duplicata 7,12 695628 697560 693695 14,24 1370156 1371679 1368632 28,48 2848498 2838356 2858640 49,84 4879116 4882782 4875450 71,20 7018944 7017291 7020596 Tabela 2 - Dados obtidos a partir das espectrofotometrias fornecidas pela análise cromatográfica. Figura 4 – Absorbância e tempo de retenção observados para a solução-padrão de cumarina. Como forma de comprovar a linearidade do método adotado, foi construída uma curva de calibração, que foi utilizada para determinar a concentração de cumarina no extrato: 17 A curva de calibração apresentou coeficiente de determinação (R 2 ) igual a 0,999, o que garante que o método de identificação adotado fornecerá valores de concentração bem próximos aos reais. Como a área do pico corresponde à absorbância e esta é diretamente proporcional à concentração de cumarina pela Lei de Beer, é possível estabelecer a relação demonstrada no gráfico acima Para o extrato líquido, foi observado o seguinte gráfico: Figura 5 - Absorbância e tempo de retenção da cumarina identificada no extrato. Comparando os dois gráficos, percebe-se que de fato há cumarina no extrato preparado por turbólise, visto que ambos apresentaram mesmo tempo de retenção. A área do pico em 227 nm foi de 4781782,5, proveniente de uma duplicata realizada com o extrato. Foi realizado o seguinte cálculo: y = 98607x - 7512, R² = 0,999 0 1000000 2000000 3000000 4000000 5000000 6000000 7000000 8000000 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 Á re a d o P ic o Concentração Curva de Calibração 18 á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑐𝑜 = 98607 × 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 − 7512 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 = á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑜 𝑝𝑖𝑐𝑜 + (−7512) 98607 = 4781782,5 − 7512 98607 = 48,6 𝜇𝑔/𝑚𝐿 Porém, foi realizada uma diluição na preparação da amostra submetida à CLAE. A real concentração pode ser calculada conhecendo o fator de diluição, que foi 25 no caso da turbólise: 𝐶𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 = 48,6 × 25 1000 = 1,21 𝑚𝑔/𝑚𝐿 O teor de cumarina 1-2-benzopirona observado no extrato foi de 0,121%. Fatores ocorridos durante o processo podem ter influenciado nesse teor para menos, como por exemplo, a variação de temperatura durante o processo extrativo ou uma determinação equivocada da granulometria. Mesmo assim, pode-se dizer que a turbóliseé um método extrativo adequado para a obtenção de cumarina, desde que se tenha o cuidado no controle da temperatura no momento da extração. 19 CONCLUSÃO Conclui-se que a turbólise é um método extrativo efetivo para cumarina, uma vez que foi possível obter um extrato líquido com o teor de 1,23 mg/mL. A presença de cumarina 1,2- benzopirona foi inicialmente determinada por CCD, sendo confirmada e quantificada através de uma cromatografia líquida de alta eficiência. 20 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANVISA. AGENCIA NACIONAL DE VIGILÂNCIA SANITÁRIA. Farmacopeia Brasileira, volume 2. 5ª Ed. Brasilia, 2010b. COLLINS, C. H. & GUIMARÃES, L. F. L., Cromatografia líquida de alta eficiência. In: Collins, C. H. & Braga, G. L.; Introdução a Métodos Cromatográficos, 3. ed., Ed. UNICAMP, São Paulo, 1988, p 179 - 243. MAIA, G. N.; Caatinga: Árvores e Arbustos e Suas Utilidades, D & Z Ed.:São Paulo, 2004. LAGOS, J. ESTUDO COMPARATIVO DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS FOLHAS E CASCAS DA TrichiliacatiguaA. JUSS., MELIACEAE. 2006. 117P. Dissertação (Mestrado em Ciências Farmacêuticas) – Setor de Ciências da Saúde, Universidade Federal do Paraná, Curitiba. 2006
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