Influência das propriedades de diferentes soluções poliméricas na constituição da fibra via eletrofiação e produção de membranas duplamente orientadas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carvalho, Nayara Maysa da Silva, 1990-
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/15419
Resumo: Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Marcele Fonseca Passos
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spelling Influência das propriedades de diferentes soluções poliméricas na constituição da fibra via eletrofiação e produção de membranas duplamente orientadasInfluence of the properties of different polymeric solutions on fiber constitution via electrospinning and production of doubly oriented membranesEletrofiaçãoEstatísticaPoliácido láticoParametros de processoMembranasElectrospinningStatisticsPolylactic acidProcess parametersMembranesOrientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Marcele Fonseca PassosTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Matrizes fibrosas e estruturas porosas de polímeros de ácido láctico são interessantes para engenharia tecidual e biomateriais devido às sua propriedades biomiméticas e biocompatibilidade. A eletrofiação é uma técnica processamento que produz scaffolds adequados para a engenharia tecidual por possuírem grande proporção superfície/volume e alta porosidade. Esta tese descreve como as variáveis relativas às diferentes soluções afetam as fibras de poli (L-co-D,L lactídeo), PLDLA, e descreve o desenvolvimento de membranas com diversas orientações via eletrofiação. Os efeitos da natureza do solvente, da condutividade da solução e da concentração de polímero sobre a morfologia das fibras de PLDLA foram investigados. Os resultados foram analisados utilizando micrografias e ferramentas estatísticas, de modo que este trabalho contribui para o entendimento sobre a relação entre soluções com distintas propriedades e as fibras de PLDLA formadas a partir delas. Em seguida, foram realizadas modificações no aparato experimental de eletrofiação visando obter fibras alinhadas. A interação entre o solvente e o polímero pode causar poros ao longo das fibras, do mesmo modo que a rápida evaporação de solventes, a separação de fases e as condições de umidade e temperatura do ambiente. O uso de solventes com alta condutividade elétrica é importante para promover a orientação do jato polimérico em direção ao coletor, estirando-o e reduzindo o diâmetro médio das fibras. Porém, se a tensão superficial e as forças viscoelásticas forem muito baixas, as cargas elétricas causarão estiramento excessivo, ocasionando na produção de fibras com beads. Modificações no aparato experimental possibilitaram a produção de membranas de PLDLA com fibras altamente orientadas em um sentido através da eletrofiação air-gap utilizando dois blocos metálicos paralelos como eletrodos. Utilizando quatro blocos metálicos como eletrodos aterrados dispostos em geometria retangular, foi possível produzir uma membrana polimérica com alto grau de orientação vertical e horizontal, em uma única etapa. Esta estrutura pode ser aplicada nas mais diversas áreas, e pode promover modificações relevantes para aplicações médicas, como em taxas de permeação de oxigênio e água, taxa de degradação e liberação controlada de fármacos, modificação do perfil de crescimento celular, entre outros. A deposição de fibras orientadas sobre objetos de material isolante foi realizada com sucesso. Com esta técnica, é possível funcionalizar superfícies, melhorar características de interação entre scaffold e os tecidos, adicionar fármacos a dispositivos já fabricados, entre outras possibilidades de aplicação. Deste modo, esta pesquisa fornece dados de parâmetros de processo para eletrofiação de PLDLA e descreve a fabricação de membranas de PLDLA com dupla orientação em uma única etapa. Seu potencial para aplicação médica deve ser explorado em estudos futurosAbstract: Fibrous matrices and porous structures of lactic acid polymers are interesting for tissue engineering and biomaterials due to their biocompatibility and biomimetic properties. Electrospinning is a processing technique that produces scaffolds suitable for tissue engineering because of their large surface/volume ratio and high porosity. This thesis describes how variables related to different solutions affect poly (L-co-D,L lactide) (PLDLA) fibers, and describes the development of membranes with several orientations via electrospinning. The effect of the type of solvent, solution conductivity, and polymer concentration on the morphology of PLDLA fiber was investigated. The results were analyzed using micrographs and statistical tools so that this work contributes to understanding the relationship between solutions with different properties and the PLDLA fibers formed from them. Then, modifications were perfomed to the experimental electrospinning apparatus to obtain aligned fibers. The interaction between the solvent and the polymer can cause pores along the fibers, as can the rapid evaporation of solvents, phase separation, and ambient humidity and temperature conditions. Using solvents with high electrical conductivity is relevant to promote the orientation of the polymeric jet towards the collector, stretching it and reducing the average diameter of the fibers. However, if the surface tension and viscoelastic forces are too low, the electrical charges will cause excessive stretching, leading to the production of beaded fibers. Modifications in the experimental apparatus allowed the manufacturing of PLDLA membranes with highly oriented fibers in one direction by air-gap electrospinning using two parallel metallic blocks as electrodes. By using four metallic blocks as grounded electrodes arranged in rectangular geometry, it was possible to produce a polymeric membrane with a high degree of vertical and horizontal orientation, in a single step. This structure can be applied in the most diverse areas and promote relevant modifications for medical applications, such as in oxygen and water permeation rates, degradation rate and controlled release of drugs, and changes of the cell growth profile, among others. The deposition of oriented fibers on insulating material objects was performed. Through that technique, it might be possible to functionalize surfaces, improve interaction characteristics between scaffolds and tissues, and add drugs to already manufactured devices, among other application possibilities. Therefore, this research provides knowledge of electrospinning processing parameters for the fabrication of PLDLA membranes and describes the manufacturing of membranes doubly orientated in a single step. It's potential in medical applications should be evaluated in further studiesDoutoradoEngenharia QuímicaDoutora em Engenharia QuímicaCAPES33003017034P8FAPESP2015/20630-4[s.n.]Maciel, Maria Regina Wolf, 1955-Passos, Marcele Fonseca, 1986-Pattaro, Ana FláviaMillás, Ana Luiza GarciaSchiavon, Maria Ingrid Rocha BarbosaVieira, Melissa Gurgel AdeodatoUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCarvalho, Nayara Maysa da Silva, 1990-20222022-09-08T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (154 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/15419CARVALHO, Nayara Maysa da Silva. Influência das propriedades de diferentes soluções poliméricas na constituição da fibra via eletrofiação e produção de membranas duplamente orientadas. 2022. 1 recurso online (154 p.) 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