Desenvolvimento e caracterização de filmes biopoliméricos de alginato de sódio e goma xantana

Abstract

Resumo: O alginato de sódio e a goma xantana são muito utilizados para formação de filmes biopoliméricos devido às suas propriedades de reticulação na presença de cátions multivalentes, formação de soluções altamente viscosas e capacidade de retenção e solubilidade em água. O objetivo deste estudo foi desenvolver filmes biopoliméricos de alginato de sódio e goma xantana plastificados com glicerol. Para o preparo foram utilizados os métodos de gelificação iônica externa por reticulação direta e reticulação pós secagem com adição de 1% do agente reticulante cloreto de cálcio. Foram avaliados dois métodos para adição do agente reticulante, via borrifação e imersão. Ainda foram exploradas diferentes concentrações (% m/v) dos biopolímeros alginato de sódio (A) e goma xantana (X) e do plastificante glicerol (G), resultando nas formulações F1 (A0,2X0,05G5), F2 (A0,3X0,075G5), F3 (A0,3X0,075G7,5), F4 (A0,4X0,1G5), F5 (A0,4X0,1G10), F6 (A0,8X0,2G5), F7 (A0,8X0,2G10) e F8 (A1,0G5). Análises prévias de forma subjetiva foram realizadas e os filmes que apresentaram os melhores resultados foram F4, F5, F6, F7 e F8, obtidos por reticulação direta e pós secagem via borrifação como meio de adição do agente reticulante. Estes filmes foram submetidos ao teste de grau de intumescimento (GI%) para avaliar a absorção de água e os filmes que se destacaram foram F4, F6 e F8 obtidos por reticulação pós secagem, com maiores taxas de absorção nos primeiros 10 minutos de imersão. Os resultados obtidos com o teste de taxa de transmissão de vapor de água (TVA) para os filmes F4, F6, F7 e F8 obtidos por reticulação pós secagem foram 1390, 1387, 1976 e 1828 g/m²/dia, respectivamente, indicando que os filmes são permeáveis a vapor e podem manter um ambiente úmido evitando a desidratação excessiva da pele. Para os ensaios de propriedades mecânicas realizados, o filme F6 obtido pelo método de reticulação pós secagem foi o que apresentou os resultados mais próximos ao da pele em todos os parâmetros analisados, com módulo de Young 19,110 MPa, resistência à tração 2,055 MPa e alongamento na ruptura 50%. De acordo com as caracterizações realizadas no estudo, as formulações F6, F7 e F8 obtidas por reticulação pós secagem via borrifação apresentaram resultados promissores e a formulação que apresentou o melhor desempenho para todas as análises e parâmetros avaliados foi o de formulação F6 (A0,8X0,2G5) obtido através do método de reticulação pós secagem.

Abstract: Sodium alginate and xanthan gum are widely used for the production of biopolymeric films due to their crosslinking properties in the presence of multivalent cations, formation of highly viscous solutions and capacity of retention and solubility in water. The aim of this study was to develop biopolymeric films of sodium alginate and xanthan gum with glycerol as plasticizer. For the preparation the methods of external ionic gelation by direct crosslinking and post drying crosslinking were used, with addition of calcium chloride (1%) as crosslinking agent. Two methods of addition of the crosslinking agent were evaluated, via spraying and immersion. Different concentrations (% w/v) of the biopolymers sodium alginate (A) and xanthan gum (X) and the plasticizer glycerol (G) were also explored, resulting in the formulations F1 (A0.2X0.05G5), F2 (A0.3X0.075G5), F3 (A0.3X0.075G7.5), F4 (A0.4X0.1G5), F5 (A0.4X0.1G10), F6 (A0.8X0.2G5), F7 (A0.8X0.2G10) and F8 (A1.0G5). Previous analyzes were performed subjectively and the films that showed the best results were F4, F5, F6, F7 and F8, which were obtained using spraying as the addition method of the crosslinking agent. These films were submitted to the degree of swelling test (GI%) to assess the amount of water absorbed and the films that showed the best results were F4, F6 and F8 obtained by post-drying crosslinking, with higher absorption rates in the first 10 minutes of immersion. The results obtained with the water vapor transmission rate (TVA) test for the F4, F6, F7 and F8 films obtained by post-drying crosslinking were 1390, 1387, 1976 and 1828 g/m²/day, respectively, indicating that the films are permeable to water vapor and can maintain a moist environment preventing excessive dehydration of the skin. For the mechanical properties test, the F6 film obtained by the post-drying crosslinking method was the one that presented the closest results to the skin in all parameters analyzed, which were Young's Modulus 19,110 MPa, Tensile strength 2,055 MPa and Elongation at break 50%. According to the characterizations carried out in the study, the formulations F6, F7 and F8 obtained by post drying crosslinking via spraying presented promising results and the formulation that showed the best performance for all the parameters analyzed was the film F6 (A0.8X0.2G5) obtained through the post drying crosslinking method.