Transport Properties of Carbohydrates: Towards the Minimization of Toxicological Risks of Cobalt and Chromium ions

Abstract

Objetivo: Investigar a interação entre os iões de cobalto e de cromo, potencialmente libertados na cavidade oral por dispositivos protéticos, com sacarídeos (α-, ẞ- e γ-ciclodextrinas e hialuronato de sódio) presentes em colutórios orais.Materiais e métodos: Soluções contendo cloreto de cobalto (II) hexa-hidratado (Panreac®) pró-análise, e cloreto de cromo (III) hexa-hidratado (Riedel-de-Haen®) pró-análise, com uma pureza (fração de massa)> 0,98, foram usados sem mais purificação. Para as medidas dos coeficientes de difusão, estas soluções foram preparadas com água Milipore-Q (resistência específica= 1,82x105 Ωm, a 298.15 K). Todas as soluções foram preparadas e usadas imediatamente, a 298,15K em cada ensaio. Utilizou-se um modelo experimental baseado na técnica de dispersão de Taylor em que se faz uma injeção de um pequeno volume de solução, contendo o solvente (α-, ẞ- e γ-ciclodextrinas e hialuronato de sódio) e o soluto (ião/iões a analisar), numa solução de diferente concentração, escoando em fluxo laminar por um longo tubo capilar. Após a injeção, o pulso é disperso pela ação do gradiente de concentração e devido ao perfil parabólico de velocidades do eluente. Os resultados são medidos por um refratómetro diferencial e o tratamento matemático dos dados é baseado na 2ª lei de Fick.Resultados: Os valores do coeficiente de difusão secundário, D12, são negativos, em todos os sistemas estudados, com ẞ-ciclodextrinas e hialuronato de sódio, revelando a existência de interação entre estes dois componentes e o cloreto de cobalto e cloreto de cromo. Quando estes sais são testados com α e γ -ciclodextrinas os valores obtidos de D12 são aproximadamente zero, evidenciando que a interação entre os componentes é desprezível.Conclusão: O hialuronato de sódio e as ẞ-ciclodextrinas apresentam uma forte interação com os iões de cobalto e de cromo, justificado pelos valores negativos de D12. Assim, podemos concluir que de todos os sacarídeos em estudo, são os melhores agentes transportadores para estes iões metálicos como é demonstrado pelo ratio D12/ D22. Tendo em consideração os resultados obtidos, a presença destes carboidratos em colutórios orais pode ser vantajosa na remoção de iões metálicos da cavidade oral, mitigando a potencial toxidade inerente aos mesmos.

Objective: Investigate the interaction between cobalt and chromium ions, potentially released in the oral cavity by prosthetic devices, with saccharides (α-, β-, and γ-cyclodextrins and sodium hyaluronate) present in oral rinses.Materials and methods: Solutions containing hexahydrated cobalt (II) chloride (Panreac®) pro-analysis and hexahydrated chromium (III) chloride (Riedel-de-Haen®) pro-analysis, with a purity (mass fraction) > 0.98, were used without further purification. For the diffusion coefficient measurements, these solutions were prepared with Millipore-Q water (specific resistivity = 1.82x105 Ωm at 298.15 K). All solutions were prepared and used immediately at 298.15 K for each assay. An experimental model based on the Taylor dispersion technique was used, in which a small volume of solution containing the solvent (α-, ẞ-, and γ-cyclodextrins and sodium hyaluronate) and the solute (ion(s) under analysis) is injected into a solution of different concentration, flowing in laminar flow through a long capillary tube. After injection, the pulse is dispersed due to the concentration gradient and the parabolic velocity profile of the eluent. The results are measured by a differential refractometer, and the mathematical treatment of the data is based on Fick's second law.Results: The values of the secondary diffusion coefficient, D12, are negative in all studied systems with ß-cyclodextrins and sodium hyaluronate, indicating the presence of interaction between these two components and cobalt chloride and chromium chloride. When these salts are tested with α and γ-cyclodextrins, the obtained values of D12 are approximately zero, demonstrating that the interaction between the components is negligible.Conclusion: Sodium hyaluronate and ẞ-cyclodextrins show a strong interaction with cobalt and chromium ions, accounted for by the negative D12 values. Thus, it can be concluded that among all the studied saccharides, they are the best carrier agents for these metal ions, as demonstrated by the D12/D22 ratio. Considering the results obtained, the presence of these carbohydrates in oral rinses can be advantageous in removing metal ions from the oral cavity, mitigating their potential inherent toxicity.