1 – Introdução
A introdução deste trabalho propõe-se a mostra a visão geral dos aspectos abordados, para um perfeito entendimento e assimilação de todo seu desenvolvimento.
No capitulo dois tem o intento de disserta sobre o valor da centrifugação juntamente com sua aplicabilidade e elucidação física.
No capitulo três abrangerá a seu aproveitamento na área farmacêutica o qual tem um leque bem extenso.
No capitulo quatro apresenta a conclusão de forma sucinta e célere, a fim de fixar o objetivo do trabalho.
Permanece deste modo, o anseio do entendimento de forma direta e eficaz do trabalho.
2 – Centrifugação
A centrifugação é um processo de separação em que a força centrífuga relativa gerada pela rotação da amostra é usada para sedimentar sólidos em líquidos, ou líquidos imiscíveis de diferentes densidades, separando-os. É usada em diferentes aplicações laboratoriais, industriais e domésticas.
2.1 – Aplicação da Centrifugação
O processo de centrifugação é utilizado nas industrias, principalmente em programas nucleares.
Na astronautica, existe as centrifugas humanas, utilizadas para treinar e testa astronautas para o sistema de decolagem.
Sua aplicação farmacêutica é fundamental para a separação de amostra, seja na área de bioquimica, na quimica e ate na Biologia .
2.2 – Principios Físicos
A força centrífuga relativa (FCR) é gerada quando uma partícula ou conjunto de partículas é sujeito a um movimento circular.
De acordo com a segunda lei de Newton, uma partícula em movimento uniforme linear não perturbada por forças exteriores continuará com este tipo de movimento. Isto significa que terá uma velocidade constante e uma trajectória rectilínea
Quando a partícula é forçada a descrever uma trajectória circular (tomando portanto uma determinada velocidade angular), uma força é exercida na partícula de modo a tentar continuar na trajectória rectilínea. Essa é a força centrífuga relativa, cuja intensidade aumenta com o quadrado da velocidade angular, sendo directamente proporcional ao raio da circunferência descrita e à massa da partícula. Esta relação é matematicamente descrita da seguinte forma:
FCR = 0.00001118 × R × N2
Onde R é o raio de centrifugação, em milímetros, e N a velocidade de centrifugação em rotações por minuto (rpm). A unidade de medida da força centrífuga relativa é o “g”, sendo 1g equivalente à aceleração da gravidade na superfície da terra.
3 – Aplicação Farmacêutica
Como comentado ao inicio do trabalho sua aplicação é de suma importancia para o resultados de forma precisa na area farmaceutica, pois é essencial para a separação de amostras.
Para a separação de amostras, em geral, estas são introduzidas em tubos de diferentes tamanhos, que são dispostos num rotor de centrífuga. As centrífugas estão normalmente adaptadas para a utilização de diferentes tipos e tamanhos de rotores, conforme a velocidade e aplicação desejadas. Enquanto que microcentrífugas de bancada podem centrifugar tubos entre os 200 μL e os 2 mL de volume, centrífugas de grande porte podem usar tubos de volume muito variável, tipicamente até 1L.
3.1 – Separação de Diferentes Fases
Uma das aplicações mais frequentes da centrifugação é na separação de diferentes fases de uma amostra, em especial uma fase sólida de uma aquosa. Partículas insolúveis numa amostra sedimentam no fundo do tubo de centrífuga, restando o chamado sobrenadante (fase líquida) por cima do sedimento. O sobrenadante é então aspirado ou decantado e o sedimento retirado do tubo.
3.2 – Centrifugação Diferencial
Esse tipo de centrifugação foi desenvolvida nos anos 60 do século XX por Christopher John Champerline e Juan Burdettee. Consiste em sujeitar uma amostra feita homogénea (homogenato) de um tecido ou orgão (por exemplo, fígado) a repetidas centrifugações, aumentando de cada vez a força centrífuga. Hoje em dia esta técnica é largamente substituída pela centrifugação isopícnica. Esta técnica permite a separação de diferentes organelos celulares de eucariontes, como mitocôndrios, núcleo celulares e microssomas (resíduos do retículo endoplasmático).
Usando esta técnica, as partículas mais densas sedimentam primeiro; nas centrifugações subsequentes, as partículas de menor densidade sedimentam então.
3.3 – Centrifugação Isopícnica ou de Equilíbrio
Esse metodo de centrifugação também chamada centrifugação de equilíbrio, é usada na separação de macromoléculas recorrendo a gradientes de concentração da solução base usada para a separação das partículas.
Uma das aplicações deste tipo de centrifugação é na separação de moléculas de DNA usando cloreto de césio (CsCl). É uma técnica sensível, capaz de separar moléculas de DNA de igual dimensão mas diferindo apenas na sua proporção AT/GC (proporção entre as bases adenina e timina e as bases guanina e citosina). Neste tipo de centrifugação, a amostra de DNA a separar é misturada com CsCl e posta a centrifugar a cerca de 10 000 g durante um prolongado período de tempo (tipicamente entre dois e três dias). O cloreto de césio é usado numa concentração em que toma uma densidade muito próxima da do DNA. Após este tempo, um gradiente de cloreto de césio será formado e o DNA separa-se segundo as suas proporções AT/GC em diferentes bandas ao longo do tubo.
Os gradientes de sacarose são utilizados na separação de partículas como organelos celulares e vírus, sendo uma alternativa à centrifugação diferencial. Nestes, um gradiente de densidade de sacarose é obtido adicionando cuidadosamente no tubo de centrífuga camadas de soluções de sacarose de diferentes concentrações, começando pela mais alta. Um gradiente típico usa 70% a 20% (p/v), com decrementos de 10%, mas estes valores dependem largamente da amostra a separar. A amostra é colocada no topo do tubo e ultracentrifugada. As partículas migram em direcção ao fundo do tubo e estacionam nas zonas do gradiente com densidade idêntica. A amostra assim dividida em diferentes camadas ao longo do tubo pode ser retirada aspirando cuidadosamente cada camada.
Uma modificação do gradiente de sacarose consiste na utilização de soluções de apenas 70% e 20%(p/v). A solução de 70% é depositada no fundo do tubo e a de 20% preenche o restante tubo; a amostra é também depositada no topo, migrando durante a centrifugação para a interface com a solução de 70%. Esta técnica permite a concentração de partículas de uma amostra sem que estas entrem em contacto com a parede do tubo, evitando um stress mecânico que muitas vezes provoca a desintegração dessas partículas.
3.4 – Ultracentrifugação
O termo ultracentrifugação aplica-se à centrifugação que necessita de um tipo específico de centrífuga (ultracentrífuga). As velocidades alcançadas pelos rotores nestas centrífugas são muito elevadas, obtendo-se acelerações até 500 000 g. Neste tipo de centrífuga, a câmara onde se situa o rotor é refrigerada e encontra-se sob vácuo, para evitar o sobreaquecimento por atrito com o ar.
A ultracentrifugação é usada para a sedimentação de macromoléculas; sob determinadas condições, acontece também uma distribuição não uniforme de moléculas de menores dimensões ao longo do tubo. A sedimentação depende da massa, forma e densidade das moléculas, bem como da densidade do solvente. O rotor e velocidade de rotação apropriados são usados dependendo da utilização.
É possível calcular o coeficiente de sedimentação (unidade: Svedberg, S) através da ultracentrifugação. Este coeficiente é proporcional à massa e à densidade da substância, dependendo também da forma das suas moléculas. Assim sendo, partículas de grande massa molecular e densidade sedimentam mais facilmente, enquanto que partículas com forma alongada sedimentam mais lentamente (devido ao maior atrito com o solvente). Uma aplicação clássica deste coeficiente é visível na classificação de subunidades dos ribossomas que, dependendo do seu tamanho, têm diferentes coeficientes de sedimentação: por exemplo, a subunidade pequena dos ribossomas bacterianos é chamada 16S e a sua sequência nucleotídica serve de base em estudos filogenéticos.
A ultracentrífuga foi inventada em 1925 por Theodor Svedberg, que ganhou o prémio Nobel da Química em 1926 pelo seu trabalho em sistemas coloidais, em que usou a sua invenção.
3.5 – Concentração de Sólidos
Esse processo é mais utilizado pelas industrias, e é feita a concentração e secagem de sólidos que se encontram suspensos em solventes ou pastas. O sólido seco é geralmente denominado “bolo”. As centrífugas para este fim são normalmente construídas de modo a ter uma alimentação contínua da pasta a separar
Um exemplo encontra-se no tratamento de águas residuais: as lamas resultantes do tratamento de águas residuais podem ser secas por centrifugação. Outras aplicações são a secagem de sal para comercialização e a purificação de reagentes químicos em larga escala.
4 – Conclusão
A centrifugação é um tipo de operação unitária de muito aproveitamento, dentro do campo de separação seja ele sólidos-líquidos, ou líquidos imiscíveis mas sempre com densidades diferentes.
A utilização dos vários tipos de equipamentos de centrifuga no ambiente de atuação de farmácia vem a ser um aliado importante na separação ou sedimentação sempre com densidade diferentes de líquidos imiscíveis ou sólidos em líquidos.
Essas aplicabilidade são também descritas de forma matemática, graças segunda lei de Newton.
Portanto, para ter uma centrifugação eficaz, faz-se necessario a análise do tipo do equipamento de centrifuga comparando com os tipos das propriedades básicas do sólido, do líquido e da suspensão.
Referências Bibliográficas
MARTINS, Gilberto de A. ; LINTZ, Alexandre: Guia para elaboração de Monografia de trabalhos de conclusão de curso. Atlas. São Paulo. 2000. p.89.
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas – Apresentação de Relatórios técnico-cientificos. Rio de Janeiro. 2002 (NBR 14.724).
http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/indice_centrifuga.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_principal