Produção de nanopartículas carregadas com acetato de eugenila obtido através da reação de acetilação enzimática em relator de leito fixo empacotado

Abstract

O principal objetivo desta tese é a produção do éster acetato de eugenila em reator de leito fixo empacotado com a enzima Lipozyme TL IM e a encapsulação do éster pelas técnicas de Nanoemulsificação (NE), formação de Nanopartículas Lipídicas Sólidas (NLS) e Dispersão de Solução Aumentada por Fluidos Supercríticos (SEDS), visando estudar a eficiência de encapsulação e o potencial larvicida do éster, livre e encapsulado. Foi obtido o valor de 83,5% de conversão do eugenol em acetato de eugenila utilizando uma vazão de alimentação de 0,1 mL.min-1, em reator de leito fixo empacotado com a enzima Lipozyme TL IM. Após, foi realizado um delineamento experimental composto central rotacional (DCCR) 22, cuja condição ótima foi obtida com temperatura de 55 ºC e razão molar eugenol: anidrido acético de 1:5,82, alcançando 93,1% de conversão em acetato de eugenila. A concentração letal do éster contra as larvas do mosquito Aedes aegypti apresentou o valor CL50 0,102 mg.mL-1. Com relação a encapsulação de acetato de eugenila utilizando a técnica de nanoemulsificação, foi possível obter formulações com diâmetro de partícula entre 92,9 nm e 206,4 nm e baixos índices de polidispersão, 0,10 à 0,19. A atividade larvicida das formulações de nanoemulsões NAE1, NAE3 e NAE5 apresentaram valores de CL50 de 0,193 mg.mL-1, 0,208 mg.mL-1, 0,196 mg.mL-1, respectivamente. As NLS carregadas com acetato de eugenila foram obtidas com eficiência de encapsulação do éster de 96,4%, diâmetro médio 209,3 nm e índice de polidispersão de 0,20. O valor de CL50 encontrado foi de 0,204 mg.mL-1. As nanopartículas de PHBV obtidas pela técnica de dispersão de solução aumentada por fluidos supercríticos apresentaram o valor máximo de eficiência de encapsulação de 48,7% com concentração de acetato de eugenila 5 mg.mL-1 e pressão de operação de 80 bar, com diâmetro médio de 88 nm a 109 nm. E não foi possível determinar a atividade larvicida das nanopartículas de PHBV. Os resultados mostraram, que foi possível obter o éster acetato de eugenila com elevados valores de conversão empregando a enzima Lipozyme TL IM como catalisador em reator de leito fixo empacotado. Além disso, foi possível produzir nanopartículas carregadas com o éster por três diferentes técnicas NE, NLS e SEDS, sendo avaliado o potencial destas como carreadores de substâncias com efeito larvicida contra as larvas do mosquito Aedes aegypti.

Abstract : The main objective of this thesis is the production of eugenyl acetate in a Packed Bed Reactor catalyzed by the enzyme Lipozyme TL IM and the encapsulation of the ester by techniques of Nanoemulsification (NE), Solid Lipid Nanoparticles formation (SLN) and Solution Enhanced Dispersion by Supercritical fluids (SEDS), aiming to study the encapsulation efficiency and the larvicide potential of the ester, encapsulated or free. It was obtained a conversion of 83.5% of eugenol in eugenyl acetate using a flow rate of 0.1 mL.min-1 in a packed bed reactor with a Lipozyme TL IM. The central composite rotatable experimental design (CCRD) 22, showed an optimal reaction condition at 55ºC and eugenol: acetic anhydride molar ratio of 1:5.82, achieving 93.1% conversion in eugenyl acetate. Lethal concentration of larvae of the mosquito Aedes egypit, presented LC50 of 0.102 mg.mL-1. Nanoemulsions of eugenyl acetate were obtained by the nanoemulsification technique, generating droplets with average sizes between 92.9 nm and 206.4 nm and low polydispersity index, 0.107 and 0.197. The larvicidal activity of the nanoemulsions formulations NAE1, NAE3 and NAE5 presented LC50 of 0.193 mg.mL-1, 0.208 mg.mL-1, 0.196 mg.mL-1, respectively. SLN loaded with eugenyl acetate were obtained with an encapsulation efficiency of 96.4 %, average size of 209.3 nm and polydispersity index of 0.208. The LC50 value found was 0.204 mg.mL-1. PHBV nanoparticles obtained by Solution Enhanced Dispersion by Supercritical fluids (SEDS) presented the maximum encapsulation efficiency of 48.7% with eugenyl acetate concentration of 5 mg.mL-1 and operating pressure of 80 bar. The average size diameter was situated between 88 nm to 109 nm. However, the PHBV nanoparticles did not release the active substance, thus, the larvicidal activity was not determined. Results showed that high conversions were obtained in the synthesis of eugenyl acetate using the enzyme Lipozyme TL IM as a catalyst in a packed bed reactor. In addition, the ester was encapsulated in nanoparticles by three different techniques, NE, SLN and SEDS, and their potential as carriers of substances with larvicidal effect against the larvae of the Aedes aegypti was evaluated.