Desenvolvimento e Simulação Computacional de Nanomateriais Poliméricos para Aplicações Biomédicas

• Autor(a) principal: Videira, Pedro Emanuel Marques
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/5889
• topic: Árvores de Decisão/Regressão de Nanomateriais Porosos; Estruturas Poliméricas Porosas; Poliamida-6; Polivinil Álcool; Simulação Computacional de Estruturas Porosas; Domínio/Área Científica::Ciências Médicas::Ciências Biomédicas

O desenvolvimento de materiais poliméricos porosos nos quais é possível otimizar a porosidade e a espessura é muito importante no desenvolvimento de materiais para aplicações biomédicas, tais como sistemas de entrega de medicamentos e estruturas de suporte para crescimento celular. Neste trabalho foram produzidas varias estruturas porosas de polivinil álcool e poliamida-6 por ““electrospinning””. Estas estruturas foram caracterizadas utilizando o microscópio eletrónico de varrimento. Efetuou-se um estudo sistemático para analisar a homogeneidade e espessura da estrutura, quantificar o tamanho dos poros e as dimensões transversais das fibras. Alem dos planos XY das estruturas efetuaram-se preparações de amostras no eixo do Z e determinaram-se várias dimensões da espessura da estrutura 3D. As estruturas foram analisadas utilizando um programa de análise de imagens, o Esprit 1.9. Efetuou-se um estudo que teve em conta o tamanho da amostra, a escolha de filtros e a escala de cinzentos. Quantificou-se a porosidade do material utilizando diferentes parâmetros de medição: o comprimento, a largura, o diâmetro médio, diâmetro equivalente, projeção no X e projeção no Y. Comparam-se os diferentes diâmetros de poros obtidos por análise de imagem com as medições que foram obtidas por microscopia eletrónica deforma manual, através da colocação de vetores. Conclui-se que os mais representativos são a projeção no X e a projeção no Y e que os resultados obtidos por análise de imagem são mais completos que os obtidos pelo método manual. Utilizando os valores das medições experimentais das fibras efetuaram-se simulações computacionais das estruturas em estudo num simulador criado em Matlab®. O simulador computacional utilizado, já previamente validado, permitiu obter estruturas idênticas às estruturas porosas de polivinil álcool e poliamida-6 em estudo. Realizaram-se estudos de simulação e otimização utilizando 1000 estruturas simuladas nas quais se variaram alguns dos parâmetros de entrada tais como a largura das fibra e a sua flexibilidade. Com essas simulações construíram-se árvores de regressão/decisão para estabelecer e quantificar as relações entre as propriedades das fibras e as propriedades finais das estruturas, tais como a porosidade e a espessura. Conclui-se que a flexibilidade é a propriedade das fibras que mais influencia a porosidade e a espessura das estruturas.