Espalhamento múltiplo de luz em temperatura variável : um método inovador para determinação dos parâmetros termodinâmicos de dispersões coloidais

Abstract

O espalhamento múltiplo de luz em temperatura variada (EML-TV) foi proposto como um método inovador para determinar as variáveis termodinâmicas de dispersões coloidais. Um processo de floculação de partículas de sistemas submicrométricos, como nanocápsulas foi estudado. Paralelamente, como objetivo complementar verificou-se a capacidade de deformação de nanocápsulas (NC) comparadas com nanocápsulas de núcleo lipídico (NCL). As suspensões foram preparadas de acordo com a presença (combinada ou não) ou ausência dos tensoativos: fosfatidilcolina (F) e monoestearato de sorbitano (MS). Para fins comparativos, nanoemulsões foram preparadas para evidenciar o efeito do polímero na estabilidade do sistema. As formulações foram denominadas NCLF, NCL0, NCF e NC0 e NELF, NEL0, NEF e NE0, apresentando distribuições de tamanho estreita e nanométrica. O método EML-TV baseou-se no acompanhamento do retroespalhamento de luz, backscattering (BS), durante um gradiente de temperatura (T) de 23 °C a 56 °C (0,6 °C/min). Os sinais de BS na T inicial, BSi , e nas T subseqüentes, BSn, foram utilizados para a obtenção das constantes de equilíbrio K=(BSn/BSi) do processo Os valores de ΔH°floc (J mol-1 ) e ΔS°floc (J mol-1 K-1 ) foram calculados através da relação de van't Hoff. Um desenho fatorial 23 para os valores de ΔH°floc mostrou que a presença de fosfatidilcolina leva à desestabilização do sistema, enquanto o polímero conduz a sua estabilização. A classificação de estabilidade obtida pelo ordenamento dos valores de ΔH°floc foi a mesma que a obtida em análise de estabilidade física a longo prazo. Em conclusão, através dos valores ΔH°floc, o novo método pode ser utilizado para comparar rapidamente a estabilidade física relativa entre sistemas coloidais. Para os estudos de deformação das partículas foram escolhidas as formulações NCL0 e NC0. Os resultados das medidas de força, realizadas por microscopia de força atômica, indicaram que a presença de MS no núcleo das partículas aumenta a rigidez do sistema.

The multiple light scattering at varied temperature (EML-TV) was proposed as a novel method to determine the thermodynamic variables of colloidal dispersions. A flocculation process of submicron particle systems, such as nanocapsules, was studied. In addition, it was intended to verify the capacity of deformation of nanocapsules (NC) compared with lipid-core nanocapsules (LNC). The suspensions were prepared in accordance with the presence (combined or not) or absence of the surfactants: phosphatidylcholine (PC) and sorbitan monostearate (SM). For comparative purposes, nanoemulsions were prepared to identify the polymer effect on the system stability. The formulations were called LNCPC, LNC0, NCPC and NC0 and LNEPC, LNE0, NEPC and NE0, with narrow size distributions and nanoscale. The method EML-TV was based on monitoring the backscattering (BS) during a temperature gradient (T) of 23 °C to 56 °C (0.6 °C / min). The signs of BS in the initial T, BSi , and in the subsequent T, BSn, were used to obtain the equilibrium constants K = (BSn / BSi) of the process. The values of ΔH°flocc (J mol-1 ) and ΔS°flocc (J mol-1 K -1 ) were calculated by the van't Hoff ratio. A 23 factorial design for the values of ΔH°flocc showed that the presence of phosphatidylcholine leads to destabilization of the system, while the polymer leading to its stabilization. The stability range obtained by ordering the values of ΔH°flocc was the same as that obtained in the analysis of long-term physical stability. In conclusion, through the values ΔH°flocc, the new method can be used to quickly compare the relative physical stability of colloidal systems. For the studies of particle deformation, the formulations LNC0 and NC0 were chosen. The results of force measurements, carried out by atomic force microscopy, indicated that the presence of SM in the core of the particles increases the rigidity of the system.