Dissertação de mestrado
Desenvolvimento de nanocompósitos híbridos de blendas de PLA/TPU com adição de CNT e GNP para aplicação em suturas médicas antimicrobianas com memória de forma
Fecha
2022-01-19Registro en:
MOURA, Nayara Koba de. Desenvolvimento de nanocompósitos híbridos de blendas de PLA/TPU com adição de CNT e GNP para aplicação em suturas médicas antimicrobianas com memória de forma. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo, São José dos Campos, 2022.
Autor
Moura, Nayara Koba [UNIFESP]
Institución
Resumen
O aumento de intervenções cirúrgicas traz consigo a necessidade da melhoria contínua nos materiais utilizados, para minimizar complicações durante a recuperação do paciente. Suturas médicas são materiais utilizados em tecidos para unir as bordas de uma ferida, auxiliando no processo cicatricial. O estado febril do paciente pode gerar a ruptura prematura da sutura, devido ao aumento de temperatura corpórea, associada ao inchaço do processo inflamatório na ferida. A utilização de materiais que se adaptem à temperatura corpórea pode evitar esse rompimento, sendo os polímeros com a habilidade de memória de forma grandes candidatos para essa aplicação. Neste trabalho, filamentos de blendas de poli(ácido láctico) (PLA) e poliuretano termoplástico (TPU) foram preparadas por extrusão para potencial uso como suturas médicas. Além da memória de forma, é importante que a sutura apresente propriedades antimicrobianas, uma vez que a ferida e a sutura tendem a facilitar a proliferação de microrganismos. A adição de nanotubos de carbono (CNT) e nanoplacas de grafeno (GNP) podem induzir a atividade antimicrobiana na sutura de PLA/TPU. Assim, foram desenvolvidos nanocompósitos híbridos de PLA/TPU (60/40 e 50/50) com adição de CNT (1% em massa) e/ou GNP (1 ou 2% em massa) com diferentes teores dos constituintes, utilizando o processo de extrusão. Os nanocompósitos foram caracterizados quanto às propriedades mecânicas (tração uniaxial, impacto e dureza), térmicas (calorimetria diferencial de varredura e análise termogravimétrica), reológicas (reometria de placas paralelas), morfológicas (microscopia eletrônica de varredura), de memória de forma e biológicas (ensaio de difusão em ágar e MIC) para avaliar sua aplicação como suturas médicas. As composições PLA/TPU (50/50) com adição de 1 e 2% em massa de GNP se mostraram mais apropriadas para a aplicação, uma vez que apresentaram elevado módulo elástico (~1000 MPa), boa deformação na ruptura (~10%), elevada resistência ao impacto (~300 J.m-1), recuperação de forma adequada (~20%, com fixação em 80 ºC, recuperação em 55 ºC por 30 min) e atividade antimicrobiana frente aos microrganismos testados (Escherichia coli ATCC 25992, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 6538 e Streptococcus pyogenes ATCC 19615). The increase in surgical interventions brings with it the need for continuous improvement in the materials used, to minimize complications during the patient's recovery. Medical sutures are materials used in tissues to join the edges of a wound, helping in the healing process. The patient's feverish state can lead to premature suture rupture, due to the increase in body temperature, associated with the swelling of the inflammatory process in the wound. The use of materials that adapt to body temperature can prevent this disruption. The polymers with the ability to shape memory are candidates for this use. In this work, poly(lactic acid) (PLA)/thermoplastic polyurethane (TPU) blends were prepared by extrusion for use as medical suture. In addition, it is important that the suture present antimicrobial properties, since the wound and suture tend to facilitate the proliferation of microorganisms. The addition of carbon nanotubes (CNT) and graphene nanoplatelets (GNP) can induce antimicrobial activity in the PLA/TPU blend. Then PLA/TPU blends (60/40 and 50/50) based CNT (1 wt.%) and/or GNP (1 or 2 wt.%) nanocomposites were prepared by extrusion process. The nanocomposites were characterized in terms of mechanical (tensile test, impact and hardness), thermal (differential scanning calorimetry and thermogravimetric analysis), rheological (parallel plate rheometry), morphological (scanning electron microscopy), shape memory and biological (agar diffusion test and MIC) properties to evaluate their application as medical sutures. PLA/TPU (50/50) with the addition of 1 and 2 wt.% of GNP were more suitable for application, with high elastic modulus (~1000 MPa), high strain at break (~10%), high impact strength (~300 J.m-1), adequate shape recovery (~20%, with shape fixation at 80 ºC and shape recovery at 55 ºC for 30 min) and antimicrobial activity against the tested microorganisms (Escherichia coli ATCC 25992, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Staphylococcus aureus ATCC 6538 and Streptococcus pyogenes ATCC 19615).