Estudo eletroquímico da dinâmica molecular de fenotiazínicos em solução aquosa e em estruturas supramoleculares

Abstract

O estudo da dinâmica molecular de espécies em solução fornece informações valiosas para compreender as propriedades macroscópicas dos sistemas. No presente trabalho, faz-se um estudo eletroquímico mostrando a riqueza de informações extraídas empregando técnicas eletroquímicas. As técnicas eletroquímicas consolidaram e forneceram novas informações sobre os sistemas estudados, que são os fenotiazínicos em meio aquoso e em meio de copolímeros de P-123 e F-127. A autoagregação via empilhamento molecular de fenotiazínicos (azul de metileno e azul de ortotoluidina) em meio aquoso pode ser monitorado via técnicas eletroquímicas, o qual permite visualizar o crescimento de agregados pequenos até a formação de estruturas supramoleculares, através do efeito da concentração sobre o coeficiente de difusão dos fenotiazínicos. Compostos de inclusão (entre ferroceno e ciclodextrinas) foram empregados para confirmar os resultados obtidos para os fenotiazínicos. A variação da concentração do complexo de inclusão não modificou significativamente seu coeficiente de difusão, devido à elevada solubilidade das ciclodextrinas no meio aquoso, validando os resultados encontrados para os fenotiazínicos. O Azul de ortotoluidina (AO), foi utilizado para avaliar e compreender o mecanismo de ligação com copolímeros de P-123 e F-127. O AO incorporado nas micelas de copolímeros apresentaram maior reversibilidade e estabilidade eletroquímica. A forma reduzida do AO interagiu mais efetivamente com P-123. O coeficiente de difusão aparente do AO em meio de copolímeros pode ser descrito como a contribuição de quatro parcelas. A ligação do AO aos copolímeros é mais efetiva quando o mesmo é formulado, empregando o método de dispersão sólida, do que quando se faz apenas uma adição direta do AO sobre uma solução de copolímeros. Com relação à TMC, métodos óticos e de espalhamento de luz são muito empregados na literatura. Contudo, empregou-se o AO como sonda eletroquímica para determinar a TMC do P-123 e F-127 através da variação de algumas propriedades eletroquímicas em função da temperatura, tendo uma excelente concordância com valores da literatura. A termodinâmica de ligação entre o AO e os copolímeros, mostram um comportamento peculiar dos sistemas, onde abaixo da TMC a espontaneidade é conduzida pela entropia e acima da TMC pela entalpia. A investigação do efeito da temperatura sobre os sistemas AO/copolímeros foi realizada empregando-se técnicas óticas e de espalhamento de luz. Os resultados ajudaram a elucidar o mecanismo de ligação do AO com os copolímeros abaixo e acima da TMC corroborando com resultados eletroquímicos. Adicionalmente, os valores de TMC encontrados pelos métodos óticos e de espalhamento de luz, concordaram com os determinados pelas técnicas eletroquímicas

The study of molecular dynamics for species in solution provides valuable information for understanding the macroscopic properties of systems. In this work, electrochemical studies are carried out providing valuable information on the behavior of species in solution. Electrochemical techniques have been very little used, despite having a big number of advantages, such as low cost of equipment and materials. Electrochemical techniques consolidated and provided new information on the studied systems, which are phenothiazines in aqueous medium and copolymers (P-123 and F-127). The self-aggregation phenothiazines via molecular stacking (methylene blue and toluidine blue) in aqueous medium can be monitored via electrochemical techniques, which allows us you to monitore the growth of smaller aggregates until the formation of supramolecular structures through the phenothiazines diffusion coefficient effect with the concentration. Inclusion compounds between ferrocene and cyclodextrins. were used to confirm the results obtained for phenothiazine, where there was a decrease in diffusion coefficient with the concentration increase. Varying the concentration of inclusion complex did not significantly modify its diffusion coefficient due to the high solubility of cyclodextrins in the aqueous medium, validating the results for the phenothiazines. The toluidine blue (TB), which is a potential drug was used to evaluate and understand the mechanism of biding with P-123 and F-127 copolymer. Such copolymers can be used in pharmaceutical formulations for medicaments production. The TB incorporated into copolymers micelles showed higher electrochemical reversibility and stability. The reduced form of the TB interacted more effectively with P-123. The TB apparent diffusion coefficient in copolymers can be described as four input portions. The biding between TB and copolymers is more effective when it is formulated, using the solid dispersion method, than when only makes direct addition of TB over a copolymer solution. With respect to TMC, optical methods and light scattering are widely employed in the literature. However, TB was employed as electrochemical probe was possible to determine the TMC of the P-123 and F-127 by varying some electrochemical properties according to temperature, having excellent agreement with literature values. The binding thermodynamics between the TB and copolymers, show a peculiar behavior of systems where below the TMC the spontaneity is driven by entropy and above, by enthalpy. The temperature effect on TB/copolymers systems were investigation carried out employing optical and light scattering techniques. The results helped to elucidate the binding mechanism TB with the copolymers above and below the TMC corroborating with electrochemical results. Additionally, TMC values found by optical and light scattering methods, agreed to determined by electrochemical techniques