UK Data Protection Act of 1998

Foram recolhidas imagens por SEM, segundo o protocolo descrito no Capítulo II de matrizes liofilizadas com diferentes concentrações de polímero na solução inicial. As imagens exemplificativas da morfologia de cada uma das matrizes obtidas estão compiladas na Figura 4.5.

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Figura 4.5– Imagens de SEM da superfície superior (em contacto com o ar) de matrizes porosas produzidas a partir de soluções de quitosano a 0,5% (m/m) (A), 2% (m/m) (B), e 3% (m/m) (C) em ácido acético a 2% (v/v); ampliação de 200x; escala de 200 µm

Na Figura 4.5 é evidente a variação do tipo de porosidade à medida que a concentração de quitosano é alterada. Na matriz formada a partir de uma solução com concentração de 0,5% (m/m) de quitosano em solução a porosidade observada não é composta por poros redondos e regulares, mas sim por um rendilhado de polímero, com as paredes muito finas. O aumento da concentração do polímero para 2% (m/m) leva à formação de uma matriz com paredes mais espessas. A matriz produzida a partir da concentração de 3% (m/m) apresenta poros esféricos evidentes. O aumento da concentração de polímero influencia a matriz porosa final no sentido em que, durante a precipitação do polímero no processo de congelamento do solvente, este será concentrado entre os cristais formados. Assim, quanto maior for a quantidade de polímero em solução maior será a quantidade de polímero na estrutura final, concentrando-se nas zonas entre poros, originando assim uma espessura de paredes tanto maior quanto maior a quantidade de polímero inicial.

Por observação das imagens obtidas e apresentadas na Figura 4.5 é possível compreender a evolução da interconectividade dos poros nas matrizes. Efectivamente, o aumento da concentração de polímero leva a um aparente decréscimo acentuado na interconectividade. A concentração de 0,5% (m/m) de quitosano demonstra uma interconectividade muito elevada, ao passo que para a concentração mais elevada aqui analisada a interconectividade aparente é inferior. Assim, a conectividade entre poros, tal como a porosidade, é influenciada pela

A

C

Capítulo IV - Matrizes Porosas de Quitosano para o Tratamento de Feridas

95 concentração de polímero na solução inicial, sendo que concentrações maiores produzem matrizes com interconectividade menor(52).

Resumindo, o aumento de concentração de polímero na solução inicial leva a um aumento da espessura das paredes dos poros e a uma alteração progressiva da morfologia da matriz. Parte de uma estrutura rendilhada, até atingir uma estrutura de poros esféricos, com efeito também na interconectividade, que diminui com o aumento da concentração de polímero, dentro da gama estudada(52,116)_.

Estas considerações foram retiradas todas a partir da observação por SEM da superfície da matriz. Tornou-se assim importante analisar a morfologia interna das matrizes de forma a compreender a estrutura das matrizes também neste eixo.

Para a matriz liofilizada produzida a partir de uma solução de quitosano à concentração de 3% (m/m) foram recolhidas imagens de microscopia electrónica da secção da matriz a diferentes níveis; essas imagens são apresentadas na Figura 4.6.

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Secção de matriz porosa junto ao topo; ampliação de 500x, escala de 50 µm

Secção de matriz porosa a meio da matriz; ampliação de 200x, escala de 200 µm

Secção de matriz na base da secção da matriz; ampliação de 500x, escala de 50 µm

Figura 4.6 - Esquema de distribuição de imagens recolhidas na secção de uma matriz liofilizada a partir de uma solução de quitosano com concentração de 3% (m/m)

O tipo de morfologia identificada nas três zonas é bastante semelhante. Verifica-se a presença de poros de forma alongada e perpendiculares à base da matriz, interconectados através de aberturas/poros secundários formados na sua parede.

Através das imagens recolhidas é possível observar o descrito neste capítulo: durante o processo de liofilização das matrizes ocorre a formação de cristais do solvente, levando à insolubilidade/precipitação do polímero. Estas imagens são também bem representativas da formação de poros orientados no interior da matriz, como consequência da cristalização, com ligeiras alterações de morfologia ao longo da matriz, causada pela proximidade da camada da superfície de arrefecimento.

O tamanho de poro é dependente do crescimento dos cristais de gelo, que por sua vez é dependente do gradiente de temperatura ao longo da espessura da matriz, o que explica a

Capítulo IV - Matrizes Porosas de Quitosano para o Tratamento de Feridas

97 variação do tamanho dos poros nesta direcção (em secção perpendicular), sendo cada vez maiores à medida que se afastam da superfície de contacto com a prateleira onde se dá o arrefecimento(52).

Madihally et al.(52)_{, demonstraram que efectivamente é possível controlar o tamanho de poros}

(dentro de certos limites) em matrizes de quitosano produzidas por liofilização variando a temperatura de arrefecimento e, consequentemente, a taxa de arrefecimento. A concentração de polímero, por seu lado, demonstrou ter uma influência menor no tamanho de poro, tendo-se verificado que para concentrações superiores se obtinham poros mais pequenos.

A orientação dos poros depende da superfície de arrefecimento. Madihally et al.(52), produziram uma matriz porosa de forma cilíndrica e observaram a formação de poros com orientação radial, quando a superfície responsável pelo arrefecimento estava no perímetro. Neste caso o arrefecimento é radial, o que justifica a orientação dos poros observada. No caso de uma matriz planar igualmente estudada, em que a superfície de arrefecimento correspondia a uma das faces, observaram a formação de poros orientados perpendicularmente à mesma e de parede fina, bastante uniformes, de secção poligonal, e com interconectividade baixa. Esta orientação de poros deve-se, numa explicação apontada por Madihally et al. ao crescimento dos cristais de gelo, condicionados fortemente pelo gradiente térmico unidireccional estabelecidos durante o arrefecimento.

A variação do tamanho e forma dos poros e da sua conectividade ao longo de um plano de secção perpendicular à face de arrefecimento é explicada por Madihally et al. pela existência de duas fases distintas de nucleação do gelo: uma na interface entre o recipiente e a solução, e uma segunda na interface gelo-solução. A interconectividade entre os poros orientados deve-se principalmente à ocorrência de “rompimentos” na fase de polímero segregada durante a cristalização por acção dos próprios cristais. Assim, no caso de uma matriz plana, com um gradiente de arrefecimento unidireccional a probabilidade de tal ocorrer é bastante baixa.

A existência de diferentes fases de nucleação, por variação do tipo de interfaces ao longo do processo de arrefecimento, explica os resultados apresentados no estudo deste trabalho.

Foram determinadas as porosidades relativas para as matrizes utilizadas nos testes in vivo e in vitro, e que se encontram descritas na Figura 4.2. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 4.6.

Tabela 4.6 - Valores de porosidade relativa para as várias matrizes utilizadas; média±desvio padrão

P1 P2 P3

D1 (98,1±0,1)%

D2 (96,4±0,4)% (97,1±0,4)% (95,8±0,2)%

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Como se pode concluir pela análise dos valores de porosidade relativa, todas as matrizes utilizadas são muito porosas (acima de 95%). A sua porosidade é bastante próxima, com variações dentro do erro experimental. Verifica-se que o aumento de concentração de quitosano na solução inicial de 2% (P2) para 3% (m/m) (P3) origina matrizes tendencialmente menos porosas. No caso da matriz P1, embora a concentração de quitosano seja menor, a porosidade relativa determinada é inferior à da P2 devido à contracção da estrutura por apresentar poros com paredes mais finas e frágeis, como observado na Figura 4.5-A. O colapso da matriz leva a uma diminuição da espessura da matriz, que tem um valor médio de 0,67 mm (valores apresentados na Tabela 4.5), pelo que a sua porosidade fica afectada pela diminuição do volume da matriz.

3.2.3. Caracterização química das matrizes porosas e influência do processo de