Reologia e impressão tridimensional de hidrogéis nanocompósitos de carboximetilcelulose (CMC)/Laponita visando aplicações em engenharia tecidual

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Corzo, Ingri Julieth Mancilla, 1995-
Data de Publicação: 2021
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/20.500.12733/6046
Resumo: Orientador: Marcos Akira d'Ávila
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spelling Reologia e impressão tridimensional de hidrogéis nanocompósitos de carboximetilcelulose (CMC)/Laponita visando aplicações em engenharia tecidualRheology and 3d printing of carboxymethylcellulose/laponite nanocomposite hydrogels for tissue engineering applicationsHidrogéisNanocompósitos (Materiais)BiopolímerosIndústria 4.0Engenharia tecidualHydrogelsNanocomposite (materials)BiopolymersIndustry 4.0ScaffoldsTissue engineeringOrientador: Marcos Akira d'ÁvilaDissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Hidrogéis são materiais capazes de absorver grandes quantidades de água, resultando em sistemas com características únicas que possuem grande aplicabilidade na área biomédica, principalmente como scaffolds na engenharia tecidual. A manufatura aditiva é uma técnica promissora para a obtenção de scaffolds com precisão dimensional. A impressão tridimensional de géis e hidrogéis biocompatíveis tem se mostrado promissora nas novas tecnologias de bioimpressão, onde esses materiais são chamados de "tintas". Para que a bioimpressão possa ser viável, estudos sobre as propriedades reológicas relevantes das tintas, bem como a correlação dessas propriedades com os parâmetros de processo e características finais das estruturas impressas são necessários. No entanto, esses estudos ainda são poucos na literatura, mas a sua relevância tem sido reconhecida nos últimos anos. Nesta pesquisa de mestrado, foi estudada a reologia de hidrogéis nanocompósitos de carboximetilcelulose (CMC) e Laponita dispersos em água, visando aplicações em processos de manufatura aditiva baseados em extrusão. Interações eletrostáticas e ligações de hidrogênio entre os grupos silanol (Si-O) da Laponita e hidroxila (-OH) do CMC, influenciaram diretamente as propriedades reológicas, estabilidade da dispersão e raio hidrodinâmico. A adição de CMC em dispersões de Laponita resultou num aumento considerável nas propriedades viscoelásticas lineares, bem como a viscosidade e pseudoplasticidade, resultado em géis fracos e fortes dependendo da composição do sistema. Foi também observado que a presença de CMC inibe os efeitos de envelhecimento da Laponita. Posteriormente, foi avaliada a capacidade de impressão do sistema CMC/Laponita, onde foi definida a uma composição de tinta adequada para a impressão por extrusão. Além das propriedades reológicas, testes de capacidade de impressão, formação, fusão e colapso de filamento foram realizados. Após a impressão dos scaffolds, esses foram reticulados em soluções de cloreto de cálcio (CaCl2) e ácido cítrico, resultando em hidrogéis de rede simples não tóxicos. Os géis de CMC/Laponita mostraram boa capacidade de impressão, características mecânicas e biológicas aptas para aplicações como tintas para bioimpressãoAbstract: Hydrogels are materials capable of absorbing large amounts of water, resulting in systems with unique characteristics that have applicability in the biomedical area, mainly as scaffolds in tissue engineering. Additive manufacturing is a promising technique for obtaining scaffolds with dimensional accuracy. In the field of tissue engineering, three-dimensional printing of biocompatible gels and hydrogels has shown promising results in new bioprinting technologies, where these materials are called "inks". For bioprinting to be viable in tissue engineering applications, studies on the relevant rheological properties of inks and the correlation of these properties with the process parameters and final characteristics of the printed structures are necessary. However, these studies are still few in the literature, but their relevance has been recognized in recent years. In this master research, the rheology of carboxymethylcellulose (CMC) and Laponite nanocomposite hydrogels dispersed in water was studied, aiming at applications in additive manufacturing processes based on extrusion. Electrostatic interactions and hydrogen bonds between the silanol (Si-O) groups of Laponite and hydroxyl (-OH) of CMC directly influenced the rheological properties, dispersion stability, and hydrodynamic radius. The addition of CMC in Laponite dispersions resulted in a considerable increase in linear viscoelastic properties and viscosity and pseudoplasticity, resulting in weak and strong gels depending on the composition of the system. It was also observed that the presence of CMC inhibits the aging effects of Laponite. Subsequently, the printing capacity of the CMC/Laponite system was evaluated, where an appropriate ink composition for extrusion printing was defined. In addition to the rheological properties, formation, fusion, and collapse filament tests were performed. After printing the scaffolds, they were crosslinked in calcium chloride (CaCl2) and citric acid solutions, resulting in non-toxic simple network hydrogels. The CMC/Laponite gels showed good printability, mechanical and biological characteristics suitable for applications as inks in bioprintingMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestra em Engenharia MecânicaCAPES88882.435260/2019[s.n.]D'Avila, Marcos Akira, 1972-Beppu, Marisa MasumiDernowsek, Janaina de AndréaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASCorzo, Ingri Julieth Mancilla, 1995-20212021-06-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (118 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/6046CORZO, Ingri Julieth Mancilla. Reologia e impressão tridimensional de hidrogéis nanocompósitos de carboximetilcelulose (CMC)/Laponita visando aplicações em engenharia tecidual . 2021. 1 recurso online (118 p.) Dissertação (mestrado profissional) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/6046. 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