Reologia e manufatura aditiva de hidrogéis nanocompósitos combinando pectina e nanocristais de celulose

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Azoubel, Rafael Abboud, 1990-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14834
Resumo: Orientador: Marcos Akira d'Ávila
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A pectina, que já era um polímero natural muito usado na indústria alimentícia, se mostrou uma ótima alternativa para uso em hidrogéis com foco em medicina regenerativa. No presente trabalho, hidrogéis nanocompósitos de cristais de nanocelulose (CNC) e pectina foram desenvolvidos com a finalidade de serem utilizados como tinta de biomaterial em processos de impressão tridimensional por extrusão. Primeiramente, os comportamentos reológicos das soluções separadas de pectina e CNC foram analisados para que se pudesse, posteriormente, ver as mudanças ocorridas pela combinação dos dois materiais como um hidrogel. Os hidrogéis de CNC com pectina foram preparados em água com diferentes concentrações, tanto de pectina quanto de CNC, caracterizados reologicamente e, após análise dos dados coletados, as possíveis tintas promissoras foram definidas. Elas foram submetidas a testes de impressão tridimensional para definir a capacidade de impressão do gel de cada uma. Os testes reológicos das tintas mostraram comportamento pseudoplástico na varredura de viscosidade e, também, apresentaram comportamento predominantemente elástico (G^'>G"), comportamento desejável para impressão tridimensional. A capacidade da tinta de gerar filamentos foi avaliada e fotos tiradas com a ajuda de um microscópio acoplado à impressora 3D. As tintas mais promissoras foram testadas a partir da formação de construtos com 10, 20 e 50 camadas. Ao final a tinta 3:10 wt.% pectina/CNC foi definida como a tinta mais promissora, comprovando os valores numéricos obtidos experimentalmente no reômetro. Após a definição da tinta mais promissora, a reticulação do material foi testada quanto ao tempo de reticulação e propriedades reológicas usando uma tinta não reticulada como controle. O tempo de reticulação não mostrou influência significativa nos testes reológicos. A estrutura impressa da tinta mais promissora apresentou boa resolução, até com 50 camadas, o que confirma a capacidade de impressão da tinta de pectina/CNCAbstract: Hydrogels are tridimensional structures formed by hydrophilic polymers which are able to absorb a large amount of water in their structure. Cellulose’s capacity to form hydrogels, its huge availability in nature, and the possibility to be used in regenerative medicine made this polymer the center of attention in biomaterials in recent years. Pectin, which is a natural polymer widely used in the food industry, has proved to be a great alternative to use in hydrogels for regenerative medicine. In the present work, nanocomposite hydrogels of cellulose nanocrystals (CNC) and pectin were developed aiming their utilization as a biomaterial ink in extrusion-based tridimensional printing. First, the rheological behavior of pectin and CNC solutions was independently analyzed. This allowed observing the behavior changes when the materials were combined. CNC/pectin hydrogels were prepared in water with different concentrations, of pectin and CNC, rheologically characterized and, after analysis from collected data, the most attractive inks were selected. Those inks were subjected to three-dimensional printing to define the printability of each one. The inks’ rheological tests showed a shear-thinning behavior within the viscosity sweep and, also, predominant elastic behavior (G^'>G"), desirable for tridimensional printing. The ink’s ability to form filaments was studied and photos were taken using a microscope attached to the 3D printer. The potential inks were tested regarding the formation of scaffolds with 10, 20 and 50 layers. At the end of these tests, the ink 3:10 wt.% pectin/CNC was chosen as the promising ink, confirming the numerical values obtained experimentally at the rheometer. After the definition of the most promising formulation, the material crosslinking was tested regarding crosslinking time and rheological properties using a non-crosslinked ink as a control. The crosslinking time showed no significant influence on rheological tests. The printed structure presented a good resolution, even with 50 layers, confirming the printability of the pectin/CNC inksMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestre em Engenharia MecânicaCAPES88887.595834/2020-00[s.n.]D'Avila, Marcos Akira, 1972-Moraes, Angela MariaDávila Sánchez, José LuisUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASAzoubel, Rafael Abboud, 1990-20222022-10-04T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (80 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/14834AZOUBEL, Rafael Abboud. Reologia e manufatura aditiva de hidrogéis nanocompósitos combinando pectina e nanocristais de celulose. 2022. 1 recurso online (80 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/14834. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1372792Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-01-24T14:07:21Zoai::1372792Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2024-01-24T14:07:21Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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