Este documento descreve um estudo sobre a solubilidade de três monômeros comumente usados em biomateriais dentários (HDMA, IBMA e MMA) em meios aquosos e tampão de pH 7,2. O HDMA não foi solúvel em nenhuma das condições testadas. O IBMA mostrou sinais de possível degradação ao longo do tempo quando exposto a tampão, com mudanças no comprimento de onda de absorção máxima. O MMA dissolveu-se no tampão.

1. Biodegradação de Biomateriais
Estudo de Solubilidade dos Monómeros HDMA, MMA e
IBMA
Trabalho Realizado por:
Priyanka Queshil nº 20070276
Micaela Hilário nº 20070144
Susana Barros nº 20070018
Lisboa, 2011

2. Índice
Pags.
1) Introdução 3
2) Preparação de Soluções 3
3) Procedimento Experimental 4
4) Resultados/Discussão de Resultados
8
5) Conclusão 18

3. Biodegradação de Biomateriais
Introdução
De acordo com o que foi planeado, o trabalho de investigação em curso tem
incidido no estudo do efeito de pH, da actividade enzimática da acetilcolinesterase e
da presença de microrganismos orais na estabilidade e/ou degradação de três
biomateriais. As reacções são estudadas recorrendo à espectrofotometria no Uv-Vis
(ou quando necessário recorrendo à HPLC) e os produtos e intermediários formados,
caracterizados recorrendo a várias técnicas espectroscópicas.
Este estudo pretende ser uma pequena contribuição para o conhecimento dos
mecanismos de degradação destes materiais em meios que tentam mimetizar o
ambiente oral e que de alguma forma contribuam para uma melhor compreensão do
que se passa in vivo.
A actual etapa do projecto de investigação incidiu sobre o estudo da
solubilidade de três monómeros usados usualmente em biomateriais dentários e do
seu comportamento quando expostos a meios de composição diferente e também
quando sujeitos a diferentes temperaturas. Os monómeros estudados são:
• Metacrilato de Metilo (MMA) da MERCK
• Dimetacrilato 1,6- Hexanodiol (1,6 HDMA) da ALDRICH
• Metacrilato De Isobutilo (IBMA) da FLUKA
Preparação de Soluções
 Tampão pH=7,2
o Lote: 1.094.68.0100
o [Na2HPO4.2H2O] = 0,63 g/L
o [KH2PO4]=0,31 g/L
o (Buffer tablets pH= 7,2)
Na preparaçção de solução, usa-se uma pastilha (Com a composição
apresentada) por um litro de água destilada
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 1

4. Biodegradação de Biomateriais
Procedimento Experimental
Numa primeira parte deste trabalho experimental foi possível testar a solubilidade dos
monómeros em meio aquoso, traçando espectros de absorção no UV-Vis dos três
monómeros
Para a determinação do espectro de absorção dos monómeros MMA, IBMA e 1,6
HDMA, foi efectuado um ensaio para cada monómero utilizando células de quartzo
(uma célula de quartzo vazia na posição referência do porta amostras VS célula de
quartzo com monómeros puros).
Como cada monómero absorveu na gama dos UV e estando estes muito concentrados,
ou seja a 100%, não foi possível determinar o espectro de cada monómero, havendo
então necessidade de os diluir com água e ao diluir estas soluções em água verificou-se
que não são solúveis nesta, logo as soluções foram diluídas em solução tampão de pH
7,2.
Estas soluções foram também expostas a diferentes temperaturas e meio ambiente
(ao resguardo da luz) de forma a observar o seu comportamento e possível
degradação ou interacção com o tampão.
Sendo assim, foram efectuados pelo menos 5 espectros no UV-Vis de cada monómero
que consistiu em duas séries de soluções iguais mas conservadas em condições
diferentes, em que a:
SÉRIE A – As soluções foram mantidas a 4ºC e ao abrigo da luz durante as 48h a
seguir á sua preparação e designadas por:
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 2

5. Biodegradação de Biomateriais
• Solução mãe
• Solução mãe após 24h a 4ºC ao abrigo da luz
• Solução mãe após 48h a 4ºC ao abrigo da luz
SÉRIE B – As soluções foram mantidas em condições normais de temperatura e luz e
designadas por:
• Nova série de solução mãe
• Nova série de solução mãe após 24h em condições normais de temperatura e
luz
Também foram traçados espectros de várias diluições de cada monómero, de acordo
com as características de solubilidade de cada um, e expostas às mesmas condições e
às soluções-mãe.
A) Dimetacrilato 1,6 Hexanodiol (1,6HDMA)
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 3
Colocaram-se 100µL de HDMA em 25mL de água destiladaa emulsão não se
dissolveu por agitação, foi necessário colocá-la no ultrassom, sendo que a
solução continuou insolúvel (pois continha partículas em suspensão com uma
coloração branca), daí não se ter determinado o espectro deste monómero
pois a turbidez da solução afectou esta determinação.
Posteriormente foram efectuadas diversas tentativas de solubilização do HDMA sendo
que não foi possível dissolve-lo em água, ao qual foi então seleccionada uma solução
tampão com pH=7,2 (pH da boca) de forma a dissolver totalmente o monómero
HDMA, o que também não resultou, na medida em que também não se dissolveu.

6. Biodegradação de Biomateriais
Procedeu-se então a outras tentativas, nomeadamente:
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 4
1) 10µL HDMA em 100mL de tampão pH=7,2 não se dissolveu
2) 1µL HDMA em 100mL de tampão pH=7,2 não se dissolveu e tinha um espectro de
absorvâncias muito pequenas
3) 5µL HDMA em 100mL de tampão pH=7,2 não se dissolveu
4) 3µL HDMA em 100mL de tampão pH=7,2 não se dissolveu
Para que o HDMA se dissolvesse completamente recorremos à adição de um solvente
orgânico, tendo sido efectuada uma nova diluição em que foram adicionados num
balão de 25mL o seguinte: 1mL de etanol (solvente orgânico), 10µL de HDMA, perfez-
se o volume de 25 mL com solução tampão de pH=7,2, não se verificando novamente
a dissolução do HDMA.

7. Biodegradação de Biomateriais
Após todas estas tentativas de dissolução do monómero HDMA, concluiu-se que não
era possível dissolvê-lo numa solução tampão e consequentemente tornou impossível
a determinação do seu espectro de absorção; o HDMA ficou assim excluído deste
estudo.
B) Metacrilato de Butilo (IBMA)
Solução mãe de IBMA
Diluição 1:10 da solução mãe de IBMA
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5) 2µL HDMA em 100mL de tampão pH=7,2 como em 100mL o HDMA não se
dissolveu, experimentou-se aumentar a diluição:
6) 5µL HDMA em 250mL de tampão pH=7,2 não se dissolveu
7) 5µL HDMA em 500mL de tampão pH=7,2 não se dissolveu.
Pipetou-se cuidadosamente 10µL de IBMA para um balão de 100mL, previamente
cheio com tampão pH 7,2 e prefez-se o volume com tampão
Pipetou-se cuidadosamente 10µL da solução mãe de IBMA para um balão de 100mL,
previamente cheio com tampão pH 7,2 e prefez-se o volume com tampão

8. Biodegradação de Biomateriais
C) Metacrilato de Metilo (MMA)
Solução mãe de MMA
Diluição 1:10 da solução mãe de MMA
NOTA: os monómeros dissolveram no tampão (vidé Resultados/ Discussão de
Resultados)
Resultados / Discussão de Resultados
1) Dimetacrilato 1,6 Hexanodiol (1,6HDMA)
Como todos os monómeros foi importante estudar em primeiro lugar a sua
solubilidade.
Procedeu-se a diversas tentativas, como se pode verificar no procedimento e após
todas as tentativas de dissolução do monómero HDMA, concluiu-se que não foi
possível dissolvê-lo, e consequentemente tornou impossível a determinação do seu
espectro de absorção, o HDMA ficou assim excluído deste estudo.
1) Metacrilato de Butilo (IBMA)
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Pipetou-se cuidadosamente 10µL de MMA para um balão de 100mL, previamente
cheio com tampão pH 7,2 e prefez-se o volume com tampão
Pipetou-se cuidadosamente 10µL da solução mãe de MMA para um balão de 100mL,
previamente cheio com tampão pH 7,2 e prefez-se o volume com tampão

9. Biodegradação de Biomateriais
O Metacrilato De Isobutilo (IBMA) DA FLUKA foi estudado em relação a sua
solubilidade e o seu comportamento perante alterações de temperatura ao longo do
tempo. Assim sendo, foram realizados inúmeros ensaios na tentativa de dissolver este
monómero tanto em água como em solução tampão pH 7,2. Foi considerada a solução
mãe de IBMA com 10µL de IBMA em 100mL de tampão pH 7,2, e obteve-se um pico de
absorção muito elevado que nos levou a efectuar uma diluição de 1:10 da solução mãe
para que o pico máximo do espectro de absorção diminuísse. A partir destas soluções
foram então realizados ensaios de forma a determinar a estabilidade dos IBMA em
solução, sujeitando-o a variações de temperatura, de luz e de tempo (SÉRIE A e B).
Desta forma, foi possível eliminar possíveis erros de leitura ou de operador
procedendo-se á realização de novas soluções e suas consequentes leituras. Os
espectros de absorção das soluções de IBMA (SÉRIES a e B das soluções mãe e
diluições) estudadas estão esquematizados no gráfico nº 1 e nº 2.
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10. Biodegradação de Biomateriais
Gráfico nº1 – sobreposição dos espectros obtidos das SÉRIES A e B das soluções mãe
de IBMA
De acordo com o gráfico anterior é possível observar-se um pico aos 260 nm da
solução mãe de IBMA, sendo que passadas 24h este pico diminui tornando-se mais
evidente um pico aos 200 nm. Isto poderá ser devido ao facto de existir uma outra
substancia a ser absorvida que não o IBMA. A diminuição do pico de Absorvância aos
260 nm pode estar relacionada com a possível degradação do IMBA. Sendo assim, foi
efectuado outro espectro passadas 48h nas mesmas condições. Com este novo
espectro foi observado um deslocamento do comprimento de onde, ou seja, uma
diminuição deste e um aumento significativo da Absorvância. Com estes dados
podemos então concluir que o IBMA pode não ser um monómero estável em tampão
de pH 7,2.
De forma a eliminar possíveis erros de leitura ou de operador procedeu-se à realização
de novas soluções e a suas consequentes leituras. Com esta nova série, observou-se
um pico aos 220 nm, enquanto na solução mãe efectuada posteriormente o pico foi de
260 nm, o que demonstra uma discrepância e provavelmente a instabilidade da
molécula de IBMA. Esta nova série foi então exposta a condições normais de
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 8

11. Biodegradação de Biomateriais
temperatura e luz e após 24h observou-se uma diminuição do pico, o que pode sugerir
a decomposição ou instabilidade do monómero IBMA.
Sendo assim, pode-se verificar através das sobreposições, que existem absorvâncias
muito próximas aos 260 nm, apesar de o pico máximo de absorvância na maioria das
soluções ter sido aos 220 nm, sendo que a discrepância entre os picos poder-se-á ser
dada a uma degradação gradual ao longo do tempo do monómero em estudo.
Foram também efectuadas diluições de 1:10 das soluções mãe estudadas
anteriormente sendo que os resultados estão esquematizados no Gráfico nº2.
Gráfico nº2 – sobreposição dos espectros obtidos das SÉRIES A e B das diluições de
1:10 das soluções mãe de IBMA
Quando realizados os espectros de absorção das diluições da solução-mãe, obtivemos
resultados muito idênticos aos resultados da solução-mãe. Como se pode ver no
gráfico nº 2 a diluição da solução mãe obteve um pico de Absorvância aos 220 nm, mas
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12. Biodegradação de Biomateriais
passadas 24h acondicionadas a 4ºC e ao abrigo da luz, verificaram-se o aparecimento
de um novo pico aos 260 nm, o que sugere a absorção de uma substancia que não a
em estudo. Foi observado também a diminuição do pico de Absorvância do
monómero, podendo significar a degradação ou instabilidade do mesmo em solução
assim como também poderá ter sido influenciado pelas condições de
acondicionamento.
Após 48h de armazenamento da solução diluída de IBMA, o espectro de absorção
evidencia um pico aos 260nm, apesar de os valores de absorvância terem diminuído
significativamente, atingido valores negativos revelando assim a instabilidade da
molécula de IBMA, contudo para eliminar algum erro de leitura ou de operador,
procedeu-se paralelamente a novas séries de diluições de soluções mãe de IBMA em
condições de temperatura ambiente e luz para confirmar a instabilidade ou não do
monómero IBMA assim como também do seu comportamento.
Quando efectuado o espectro de absorção da solução diluída da Série B , sendo esta
solução preparada da mesma forma que as da série A, podemos verificar que o pico
aos 260 nm aumentou significativamente no valor de Absorvância, confirmando assim
a instabilidade do monómero de IBMA.
Para confirmação do pico máximo de absorvância das diluições da Solução-mãe de
IBMA procedeu-se à sobreposição de todos os espectros de absorção obtidos desde o
dia 15 ate dia 17/09/2010, incluindo as duas séries A e B.
Como se pode verificar através das sobreposições, concluímos que há absorvâncias
muito próximas aos 260nm (comprimento de onda comum a todos), apesar de o pico
máximo de absorvância em algumas das diluições ter sido aos 220nm, sendo que a
discrepância entre os picos poder-se-á dever a uma degradação ou instabilidade do
monómero IBMA.
C) Metacrilato de Metilo (MMA)
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13. Biodegradação de Biomateriais
Diluíram-se 10µL de MMA em 25mL e 10 µL em 25mL de água destilada, mas como a
emulsão não se dissolveu por agitação, foi necessário colocá-la no ultrassom, sendo
que a solução continuou insolúvel (pois continha partículas em suspensão com uma
coloração branca), daí não se ter determinado o espectro deste monómero pois a
turbidez da solução afectou esta determinação.
Posteriormente foram efectuadas diversas tentativas de solubilização do MMA sendo
que não foi possível dissolve-lo em água:
Usou-se a solução tampão com pH=7,2 (pH da boca) de forma a dissolver totalmente o
monómero MMA, tendo sido efectuada uma solução mãe com 10µL de IBMA em
100mL de tampão verificando a dissolução do MMA, mas com absorvância elevada o
que nos levou a efectuar uma diluição de 1:10 da solução mãe para que a absorvância
diminuísse. Foram também realizados ensaios de forma a determinar a estabilidade da
solução expostas a variações de temperatura, e de tempo. De forma a eliminar
possíveis erros de leitura ou de operador procedeu-se à realização de novas soluções e
suas consequentes leituras (Nova Série). Sendo que os resultados foram os seguintes:
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14. Biodegradação de Biomateriais
Grafico nº 3 – sobreposição dos espectros obtidos das SÉRIES A e B das soluções mãe
de MMA
Numa primeira instância realizou-se um espectro para verificar qual seria a
concentração ideal da solução mãe para se obter um pico de Absorvância, isto é , se
havia necessidade de diluir ou concentrar a solução. Este ensaio foi efectuado com
solução mãe MMA contra o tampão (branco) observando-se um primeiro pico aos
260nm e um segundo pico aos 220nm. Por se ter obtido um valor de Absorvância
elevado, houve necessidade de efectuar diluições da solução mãe, uma vez que o
tampão absorve muito.
Uma nova leitura foi efectuada após 24h a 4ºC e ao abrigo da luz para verificar a
estabilidade do monómero MMA, em que houve um deslocamento do comprimento
de onda, ou seja , uma diminuição deste. Assim como também um aumento do pico de
absorvância. Isto leva-nos a crer que possivelmente teremos de trabalhar as amostras
preparadas na hora e no dia, não podendo assumir os valores dos dias seguintes, visto
haver alterações da Solução-mãe. Estas alterações podem ser devido a vários factores
tais como:
• Aumento da solubilidade do monómero
• Temperatura
• Degradação do monómero no tampão
Para podermos eliminar estes possíveis interferentes fizemos um estudo acerca de
comportamento das amostras em solução. Este estudo consistiu em fazer as soluções
mães e suas respectivas diluições e colocá-las á temperatura ambiente e s em ser ao
abrigo da luz. De qualquer maneira continuámos paralelamente o estudo inicial e após
48h a 4ºC, traçamos um novo espectro da Solução-mãe de MMA. Neste ultimo
espectro verificamos, comparativamente ao anterior, ambos tem um pico em comum
aos 220 nm. Sendo assim podemos descartar o primeiro espectro realizado, que
apresentou dois picos. Com esta análise concluímos também que o nosso monómero
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15. Biodegradação de Biomateriais
de MMA tem um comportamento estável relativamente ao anterior, não havendo
sinais de degradação por parte da temperatura e provavelmente da Luz.
Para confirmar os resultados anteriores, foi realizada uma nova série, a Série B, em
que foi exposto as mesmas condições que a série anterior.
Este espectro corresponde a uma nova solução mãe de MMA com o mesmo
tratamento da solução do dia 15/09/2010 de forma a comparar os espectros de
absorção.
E após a análise dos dois espectros podemos concluir que o primeiro foi mal efectuado
devido a possíveis interferentes de operador ou outros, assim como também devido a
uma possível leitura anómala, do espectrofotómetro, da primeira solução.
Esta solução foi acondicionada em condições normais, ou seja, á temperatura
ambiente e à exposição da luz para ser lida novamente após 24h e ser comparada
novamente. Sendo que observou-se que todos os espectros realizados , tanto 24h ou
48h apos acondicionamento, permanece idêntico á excepção de um aumento pouco
significativo de absorvancia. feitas também o estudo da diluição destas mesmas
soluções, uma vez que a sensibilidade do espectrofotómetro é limitada e não se
poderia aplicar a lei de Lambert Beer.
Sendo assim, concluímos que há absorvâncias muito próximas aos 220nm
(comprimento de onda comum a todos, excepto ao primeiro pelas razões acima
descritas).
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 13

16. Biodegradação de Biomateriais
Grafico nº 4– Sobreposição dos espectros obtidos das Diluições de 1:10 das soluções
mãe MMA
Para confirmação do pico máximo de absorvância das diluições das Solução-mãe de
MMA procedeu-se à sobreposição de todos os espectros de absorção obtidos,
incluindo a série A e B (temperatura ambiente e à exposição de luz)
De acordo com gráfico 4, podemos constatar que se obteve vários picos na mesma
zona de comprimentos de onda, mas com absorvâncias muito diferentes.
Quando realizado o espectro da solução mãe de MMA, observou-se um pico aos 260
nm, e após 24h quando realizada um novo espectro, verificou-se uma diminuição do
pico de Absorvância assim como também um deslocamento do comprimento de onda,
ou seja, uma diminuição deste. Após 48h e acondicionadas a4ºC e ao abrigo da luz
obtive-se um espectro semelhante ao primeiro espectro efectuado, onde se verificou
um pico aos 260 nm, o que nos leva a crer que houve algum interferente na leitura
anterior a esta. Sendo que o pico se mantém aos 260 nm.
Foram também realizadas novas soluções, a Série B, só que expostas a condições de
temperatura ambiente e exposição à luz. Sendo que após realização de novas soluções
e subsequentes diluições, compararam-se os espectros de forma a excluir
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 14

17. Biodegradação de Biomateriais
interferentes ou erros de leitura, e concluiu-se que existe um pico comum em todos os
espectros que é aos 260nm e para confirmar que o MMA é realmente estável deu-se
continuidade ao estudo, prosseguindo para a leitura das 24h e como esperado, o pico
de Absorvância manteve-se nos 260 nm.
Como se pode verificar através das sobreposições, concluímos que apesar de haver
absorvâncias diferentes, o pico de absorvância máximo é comum a todos os espectros,
ou seja aos 260nm.
Após o estudo das soluções Mãe e das suas respectivas diluições foi efectuado o
estudo da estabilidade do monómero MMA em solução em função do tempo. Para
isso foram realizadas novas Solução-mãe e novas diluições e foram colocadas ao
espectofotómetro para que seja possível traçar vários espectros de absorção durante
2h.
Gráfico 5 – Varrimento 100 min da solução mãe de MMA
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18. Biodegradação de Biomateriais
Através dos dados do gráfico 5 concluímos que o monómero MMA é estável em
solução em pelo menos 2h, o que nos permite usar esse tempo para fazer os estudos
enzimáticos com o auxilio da enzima Acetilcolinesterase (estudos futuros)
Após 24h do varrimento foi realizada um novo espectro de absorção da mesma
solução para a observação de resultados concordantes :
Gráfico 7 – Espectro de absorção da solução mãe de MMA 24h após Varrimento 100
minutos
Conclusão
Após os ensaios efectuados aos três monómeros, concluímos que de todos o MMA é o
mais estável, através dos resultados acima descritos, e, quando em solução este deve
ser acondicionado á temperatura ambiente e á exposição da luz, pois não há
Projecto de Investigação – 4ºAno Página 16

19. Biodegradação de Biomateriais
alterações significativas do comportamento do monómero nestas condições, mas
como a lei de lambert beer só é válida a Absorvâncias iguais ou inferiores a um, terá de
ser trabalhado em diluições de 1:10 da solução mãe de MMA. Este monómero foi o
escolhido para ser trabalhado na segunda etapa deste projecto, ou seja, com a adição
da enzima acetilcolinestrase, uma vez que com este primeiro estudo foi possível
verficar que o monómero de MMA é estável para trabalhar durante duas horas e até
mesmo durante 24h, com alterações pouco significativas do comportamento
monómero de um dia para o outro.
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