Propriedades de transporte em sistemas multicomponente contendo compostos farmacêuticos e iões níquel

Abstract

Dental alloys containing nickel are widely used in orthodontics (Ni-Ti alloys and stainless steel) and fixed prostheses (Ni-Cr alloys). However, due to their exposure in the oral cavity, they can be subject to corrosion, resulting in the release of unwanted wear particles and ions. It is important to note that although nickel contributes to improving the mechanical properties and corrosion resistance of these alloys, its presence can also be associated with hypersensitivity reactions and cytotoxicity. In this study, the transport properties of nickel ions in various media were investigated, namely in artificial saliva and in aqueous solutions in the presence of different pharmaceutical compounds, namely chlorhexidine digluconate, cyclodextrins and sodium dodecylsulfate (SDS). The diffusion of metal ions in the body, transported by saliva, can represent a health risk due to their toxicity, which can be aggravated by their accumulation in the body. The diffusion of nickel ions was therefore assessed using the Taylor dispersion technique in artificial saliva at different pH levels, with and without fluoride, with the aim of understanding the effect of these species by simulating conditions in the oral cavity. The results revealed that the diffusion coefficients were significantly affected in acidic media and with the addition of fluoride. In addition, the effect of chlorhexidine digluconate, commonly used in mouthwash formulations, on the transport of nickel salts was investigated. Significant coupled diffusion of NiCl2 was observed through non-zero values of the secondary diffusion coefficient, D12, suggesting that it may be beneficial in reducing the concentration of nickel ions in the oral cavity. The impact of oligosaccharides (α-cyclodextrin, β-cyclodextrin and γ-cyclodextrin) and a surfactant (SDS) was evaluated on the diffusion of aqueous nickel chloride solutions. This interaction was evaluated by measuring the intermolecular diffusion coefficients at 298.15 K. The results indicated a significant interaction between the ionic component and both cyclodextrins and SDS, which explained the negative values obtained for the D12 secondary diffusion coefficients. In addition to the diffusion measurements, the interaction of these compounds was also evaluated using complementary methods such as UV-Vis spectroscopy and electrical conductivity. This work has made a significant contribution to understanding the mechanisms underlying diffusional transport in aqueous solutions and, consequently, to mitigating the potential toxicity associated with these metal ions.

As ligas metálicas que contêm níquel têm sido utilizadas em Medicina Dentária, no campo da ortodontia (ligas de Ni-Ti e aço inoxidável) e também em próteses fixas (ligas de Ni-Cr). No entanto, devido à sua exposição na cavidade oral, podem estar sujeitas a corrosão, resultando na libertação de partículas de desgaste indesejadas e iões. É importante salientar que, embora o níquel contribua para melhorar as propriedades mecânicas e a resistência à corrosão dessas ligas, a sua presença também pode estar associada a reações de hipersensibilidade e citotoxicidade. Neste estudo, foram investigadas as propriedades de transporte dos iões níquel em diversos meios, nomeadamente em saliva artificial e em soluções aquosas na presença de diferentes compostos farmacêuticos, sendo eles, digluconato de clorexidina, ciclodextrinas e dodecil sulfato de sódio (SDS). A difusão de iões metálicos no organismo, transportados pela saliva, pode representar um risco para a saúde devido à sua toxicidade e risco de bioacumulação no organismo. Desta forma, a difusão de iões níquel foi avaliada através da técnica de dispersão de Taylor, em saliva artificial a diferentes pH, com e sem flúor, com o objetivo de compreender o efeito dessas espécies simulando condições da cavidade oral. Os resultados revelaram que os coeficientes de difusão foram significativamente afetados em meios ácidos e com a adição de flúor. Adicionalmente, foi investigado o efeito do digluconato de clorexidina, habitualmente utilizado nas formulações de colutórios, no transporte de sais de níquel. Observou-se uma difusão acoplada significativa de NiCl2 observada através de valores não nulos do coeficiente de difusão secundário, D12, sugerindo que pode ser benéfico na redução da concentração de iões níquel na cavidade oral. O impacto dos oligossacáridos (α-ciclodextrina, β-ciclodextrina e γ-ciclodextrina) e de um surfactante (SDS) foi avaliada na difusão de soluções aquosas de cloreto de níquel. Esta interação foi avaliada através da medição dos coeficientes de difusão intermolecular a 298,15 K. Os resultados indicaram uma interação significativa entre o componente iónico, tanto com as ciclodextrinas como o SDS, o que explicou a obtenção de valores negativos os coeficientes de difusão secundário D12. Além das medições de difusão, a interação destes compostos foi ainda avaliada por meio de métodos complementares, como a espectroscopia UV-Vis e condutibilidade elétrica. Este trabalho contribuiu significativamente para o entendimento dos mecanismos subjacentes ao transporte por difusão em soluções aquosas e, consequentemente, para a mitigação da potencial toxicidade associada a estes iões metálicos.