Dissertação
Confecção e caracterização de material biocompatível de polipropileno e elastômero para telas a serem aplicadas em cirurgias de peritoniostomias
Registro en:
BONATTO, Simonei. Confecção e caracterização de material biocompatível de polipropileno e elastômero para telas a serem aplicadas em cirurgias de peritoniostomias. 2021. Dissertação (Mestrado em Ciências da Saúde) - Universidade Estadual de Ponta Grossa, Ponta Grossa, 2021.
Autor
Bonatto, Simonei
Institución
Resumen
This research aimed to manufacture and characterize a mesh as a substitute for peritoneum in
peritoniostomy surgeries using a polymer blend of elastomer and polypropylene. To prepare
the blends, Elastomer and Polypropylene were used, which were mixed and subjected to
extrusion at an average temperature of 146.75ºC. Twenty grams of these blends were used in
concentrations of 70/30 of Elastomer/Polypropylene; 80/20 Elastomer/Polypropylene; 90/10
of Elastomer/Polypropylene that went through a hydraulic press heated to 140ºC and with 3.5
tons of pressure, which formed 250 μm and 400 μm thick screens. The screens were analyzed
and characterized using scanning electron microscopy to identify complete or partial polymer
mixtures. Later, specimens of different concentrations of blends and materials in their pure
form were made for tensile, rheological and differential scanning calorimetry analysis to
verify degradation temperature. The screens were subjected to a cleaning process with
polyhexamethylene biguanide hydrochloride and seeded in a culture medium for further
microbiological analysis. The same process was replicated in the blends after the ethylene
oxide sterilization process. Through the analysis of electron microscopy, it was observed the
formation of a heterogeneous blend without porosities or irregularities. In the rheology test it
was proven that the blends have more elastic characteristics compared to plastic. In the tensile
tests it was evidenced that at the 90/10 concentration of Elastomer/Polypropylene it has an
average elasticity of 178.89 (MPa) which corresponds to that it supports up to 10 times more
pressure on its surface in relation to the biological peritoneum, as well. as it requires 343%
more energy on its surface to cause rupture when compared to biological peritoneum.
Through the Differential Scanning Calorimetry test, it was identified that the melting
temperature of the materials occurred between 135/155 °C, and the degradation temperature
occurred above 350 °C, which generates safety when materials are placed in contact with
biological tissue, as degradation is a triggering factor for inflammatory response and tissue
toxicity, a characteristic that is avoided in biomaterials. In blends submitted only to the
cleaning process with polyhexamethylene biguanide hydrochloride, after microbiological
testing, Staphylococcus epidermidis was evidenced, and after sterilization with the ethylene
oxide method, the blends showed absence of microorganisms, suggesting that this is the safest
and most effective method for sterilization of this polymeric biomaterial, because it works at
lower temperatures and does not change the physical structure of the materials, such as
irregularities on their surfaces. Esta pesquisa objetivou confeccionar e caracterizar uma tela como substituto de peritônio em
cirurgias de peritoniostomias a partir de blenda polimérica elastômero e polipropileno. Para a
preparação das blendas utilizou-se Elastômero e Polipropileno, os quais foram misturados e
submetidos à extrusão com temperatura média de 146,75ºC. Utilizou-se vinte gramas destas
blendas nas concentrações de 70/30 de Elastômero/Polipropileno; 80/20 de
Elastômero/Polipropileno; 90/10 de Elastômero/Polipropileno que passaram por prensa
hidráulica aquecida a 140ºC e com 3,5 toneladas de pressão, que formou telas de 250 μm e
400 μm de espessura. As telas foram analisadas e caracterizadas através de microscopia
eletrônica de varredura, para identificar mistura completa ou parcial dos polímeros.
Posteriormente foram confeccionados corpos de prova das diferentes concentrações das
blendas e dos materiais na sua forma pura para análise de tração, reológica e calorimetria
exploratória diferencial para verificar temperatura de degradação. As telas foram submetidas
ao processo de limpeza com cloridrato de polihexametileno biguanida e semeadas em meio de
cultura para posterior análise microbiológica, o mesmo processo foi replicado nas blendas
após processo de esterilização por oxido de etileno. Através da análise de microscopia
eletrônica, observou-se formação de uma blenda heterogênea sem porosidades ou
irregularidades. No teste de reologia comprovou-se que as blendas possuem características
mais elásticas, em relação ao plástico. Nos testes de tração evidenciou-se que na concentração
90/10 de Elastômero/Polipropileno a mesma possui elasticidade média de 178,89 (MPa) o que
corresponde que esta suporta até 10 vezes mais pressão em sua superfície em relação ao
peritônio biológico, bem como a mesma necessita de 343% mais energia em sua superfície
para causar ruptura quando comparado com peritônio biológico. Através do teste de
Calorimetria Exploratória Diferencial, identificou-se que a temperatura de fusão dos materiais
ocorreu entre 135/155 ºC, e a temperatura de degradação ocorreu acima de 350ºC, o que gera
segurança quando materiais são colocados em contato com tecido biológico, pois a
degradação é fator desencadeante de resposta inflamatória e toxicidade tecidual, característica
que se evita em biomateriais. Nas blendas submetidas somente ao processo de limpeza com
cloridrato de polihexametileno biguanida após teste microbiológico evidenciou-se
Staphylococcus epidermidis, e após esterilização com método de óxido de etileno as blendas
demonstraram ausência de microrganismos, o que sugere que este é o método mais seguro e
eficaz para esterilização deste biomaterial polimérico, por trabalhar com temperaturas mais
baixas e não alterar a estrutura física dos materiais, tal como irregularidades em sua
superfícies.