Indução de radiofotoluminescência em polímeros biodegradáveis e bioplásticos à base de amido natural por exposição às radiações UV e gama

• Autor(a) principal: Elisete Lopes da Cunha
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/34780
• topic: Dosimetria; Polímeros biodegradáveis; Fotoluminescência; Amido; Engenharia nuclear; Radiação - Dosimetria; Polímeros; Fotoluminescência; Amido

Neste trabalho foram investigadas as propriedades fotoluminescentes em polímeros biodegradáveis e bioplásticos à base de amido, radio-induzidas por exposição à radiação gama e radiação ultravioleta. Assim como a grande maioria dos materiais orgânicos, estes polímeros inicialmente não possuem características fotoluminescentes. Biofilmes de amidos naturais de milho, batata ou mandioca foram preparados a partir de soluções contendo amido comercial, água pura e plastificante de glicerina PA. Filmes de poli (butileno adipato-co-tereftalato) [PBAT], um copoliéster alifático-aromático biodegradável, foram preparados a partir de evaporação de solução em triclorometano. No estudo da fotoluminescência PL induzida por radiação UV no PBAT foi descoberto que os filmes passam a apresentar esta característica, após a exposição a uma lâmpada UV fluorescente de 8W por um tempo superior a 50 horas. A análise do espectro de emissão PL, revelou que a irradiação UV realizada sob atmosfera rica em O2 aumenta a emissão PL quando comparada às irradiações realizadas em atmosfera comum. A relação linear entre Intensidade PL e Irradiância Espectral pode ser utilizada para realizar dosimetria 2D em campos de radiação UV. Os dados de FTIR confirmam que o mecanismo por trás da fotoindução UV indicados pelos resultados de PL é semelhante ao mecanismo sugerido para a emissão de PL no PBAT obtidos por exposição à radiação gama, i.e. o aparecimento de aminas aromáticas durante a irradiação. Por outro lado, a investigação da radio-indução de propriedades fotoluminescentes em biofilmes de amidos naturais foi realizada para as duas qualidades da radiação, isto é gama e ultravioleta. Com relação à irradiação gama, as amostras de filmes foram irradiadas com doses variando de 0,0 kGy a 2.100,0 kGy. Para a irradiação UV, as amostras foram irradiadas com Irradiâncias Espectrais variando de 0,0 a 141,69 J.cm-2. Características fotoluminescentes induzidas por irradiação gama semelhantes as reportadas para o PBAT foram observadas nos três tipos de biofilme de amido, embora com foto-emissão em comprimentos de onda diferentes, isto é 490 nm e 532 nm, respectivamente. As intensidades de emissão PL observada em amostras irradiadas por UV foram muito menores do que aquelas irradiadas com doses gama. A relação dosimétrica entre Intensidade PL e a dose de radiação para os três tipos de biofilmes de amido é linear, com fatores de correlação linear de 0,98, 0,97 e 0,99 para amidos de batata, mandioca e milho, respectivamente. Dentre os amidos estudados, ficou claro que o amido de milho possui uma fotoluminescência quase 100% maior que os demais. Os espectros de FTIR das amostras irradiadas com gama e UV revelaram evidências da radioindução de aminas aromáticas, principalmente em 1265 cm-1, atribuído ao modo de estiramento das ligações C-N em moléculas de NH2, e em 1712 cm-1, atribuído à deformação do NH2 em aminas primárias. O aumento nas intensidades dos picos na faixa de 3000 a 3600 cm-1 foi atribuído ao aumento das ligações OH, pela conversão de grupos de aldeídos em grupos carboxila, na irradiação em presença de oxigênio. O aumento também foi atribuído à ligação de grupos N-H em anéis de hidrocarbono ou de piranose, identificado no FTIR pelo modo de alongamento destas ligações. O fenômeno de radio-indução de propriedades fotoluminescentes no PBAT e nos Amidos estudados é análogo ao fenômeno conhecido como Radiofotoluminescência, observado em materiais inorgânicos desde os anos 50. A descoberta de altas intensidades de emissões fotoluminescentes em materiais amiláceos abre um amplo campo de aplicações para esta classe de materiais, como em dosimetria de altas doses 2D e 3D e também em dispositivos de bioimagem.