REDEMAT - Pós-graduação em Engenharia de Materiais

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    Dispositivo de acetato de celulose modificado com ácido etilenodiamino tetracético (EDTA) : aplicações biomédicas.
    (2019) Melero, Anna Maria Gouveia de Souza; Botaro, Vagner Roberto; Duek, Eliana Aparecida de Rezende; Botaro, Vagner Roberto; Oliveira, Elaine Conceição de; Irazusta, Silvia Pierre; Novack, Kátia Monteiro; Komatsu, Daniel
    A constante evolução dos materiais possibilitou o desenvolvimento de dispositivos médicos capazes de substituir temporariamente ou permanentemente algumas funções do corpo humano, como curativos, arcabouços para crescimento celular e até mesmo órgãos artificiais. Por essa razão, o desenvolvimento de um novo hidrogel a base de acetato de celulose e dianidrido de EDTA (HAC-EDTA), com propriedades de absorção de água que pode chegar até 800% m/m e facilidade de intumescimento com outros meios líquidos como soluções fosfato-salina, meios de cultura para células se faz necessáro. As características anfóteras e físico-químicas do HAC-EDTA chamou atenção para possível aplicação como biomaterial, sendo assim, após entender seu comportamento térmico, conhecer sua resistência mecânica e ensaios de interação em meio biológico, foi proposto nesse trabalho verificar a possibilidade de aplicações biomédicas desse hidrogel. Após conhecer as suas propriedades físico-químicas e mecânicas, foram realizadas análises de citocompatibilidade utilizando células mesenquimais e osteoblastos, ensaios de dinâmica de liberação controlada com sinvastatina e microbiológico utilizando antibiótico, além de aplicação do HAC-EDTA como curativo cutâneo, visando diminuição de processo inflamatório com a retirada de exsudato em tratamento de queimaduras de segundo grau. Devido à afinidade do hidrogel em se ligar com ânions e cátions, foi possível verificar a interação de fármacos e sais, pois o FTIR permitiu observar que os medicamentos interagiram e foram absorvidos pelo hidrogel, uma vez que bandas características dos fármacos foram observadas após carreamento, bem como comprovar a liberação desses medicamentos em meio aquoso com comportamentos semelhantes. No entanto, foi necessário entender a dinâmica de liberação e absorção desse hidrogel. Outra resposta interessante verificada nesse trabalho foi a formação de matriz óssea na superfície do material carreado com sinvastatina, utilizado como plataforma de crescimento celular de osteoblastos e comprovado por ensaio de fosfatase alcalina. Portanto, apesar de muitos testes ainda serem necessários, o HAC-EDTA estudado nesse trabalho apresenta possibilidade de ser utilizado como biomaterial para crescimento de matriz óssea e um promissor dispositivo de liberação controlada. Esse trabalho é um exemplo da importância das caracterizações relacionadas com interação entre material polimérico e material biológico.
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    Síntese e caracterização de géis de acetato de celulose reticulados com dianidrido piromelítico e dianidrido do ácido 3,3´,4,4´benzofenona tetracarboxílico.
    (2008) Oliveira, Víctor de Andrade Alvarenga; Botaro, Vagner Roberto
    Nesse trabalho foram realizadas sínteses de hidrogéis de acetato de celulose (AC), com grau de substituição 2,5, reticulados com dianidrido piromelítico (PMDA) e dianidrido da 3, 3´, 4, 4´ benzofenona tetracarboxílico (BTDA), por intermédio da esterificação das hidroxilas livres nas cadeias de AC. As caracterizações das matérias primas foram realizadas por análises térmicas (TG/DTG – DSC – DTA) e espectroscopia na região do infravermelho (FTIR). O grau de substituição do acetato de celulose (AC) foi determinado por via úmida. Hidrogéis de PMDA foram sintetizados com razões estequiométricas de 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 e 1,0 mol de PMDA/ mol de AC e hidrogéis de BTDA foram sintetizados com razões estequiométricas de 0,5, 0,75 e 1,0 mol de BTDA/ mol de AC. A confirmação da reação de esterificação foi possível a partir de análises de técnicas de espectroscopia na região do infravermellho (FTIR), espectroscopia na região do ultravioleta (UV-vis) e análises térmicas (TG/DTG – DSC – DTA). Modificações superficiais e a presença de poros no novo material foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e porosimetria (BET), respectivamente. A influência da concentração de dianidrido, no meio reacional, no tempo de formação do gel foi investigada, bem como a influência do aumento no grau de reticulação no comportamento térmico do material. Isotermas de absorção de água foram obtidas para os hidrogéis com diferentes agentes reticuladores e diferentes graus de reticulação em diferentes temperaturas. A análise do mecanismo de inchamento dos géis foi feita em três etapas: a primeira etapa analisa os primeiros 60% da isoterma de inchamento, a segunda etapa descreve o mecanismo de relaxação das cadeias para grandes tempos de experimento (fração superior a 60%) e a terceira etapa descreve o mecanismo como um todo. O coeficiente de difusão dos diferentes géis em diferentes temperaturas foi determinado, a energia de ativação para o processo de inchamento foi determinada, utilizando a equação de Arrhenius, e a cinética de inchamento dos géis foi analisada utilizando a equação de segunda ordem de Schott. A entalpia de mistura ΔHmix do sistema gel-água pôde ser determinada através da medida da quantidade máxima de água absorvida no equilíbrio a diferentes temperaturas, usando a equação de Gibbs/Helmholtz.
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    Síntese, caracterização e aplicação de hidrogel derivado de acetato de celulose e etilenodiaminotetracético (EDTA) como substrato de liberação controlada de fertilizantes NPK e retenção de água em solo.
    (2015) Senna, André Martins; Botaro, Vagner Roberto; Novack, Kátia Monteiro
    Este trabalho reporta os resultados dos estudos sobre a síntese, caracterização e aplicação de hidrogel (HEDTA) obtido da reação entre acetato de celulose com grau de substituição 2,5 e EDTAD (dianidrido do EDTA ácido) como substrato de liberação controlada de fertilizantes NPK e retenção de água em solo. O HEDTA foi sintetizado através de reações de esterificação e entrecruzamento entre os grupos hidroxilas livres do acetato de celulose (AC) e o EDTAD, a reação foi catalisada pela trietilamina. As caracterizações do HEDTA foram realizadas através das técnicas: Espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia na região próxima do infravermelho (NIR), análise termogravimétrica (TG e DTG) e a densidade de ligações cruzadas foi determinada através de um conjunto de técnicas: Determinação de ligações cruzadas através da teoria de Flory-Rehner, titulação potenciométrica e titulação complexométrica de retorno. O HEDTA é um hidrogel anfótero, devido a capacidade de formar cargas positivas e negativas ao longo da rede polimérica, através desta propriedade, o HEDTA mostrou boa interação com cátions e ânions em meio aquoso. O HEDTA foi estudado como substrato de liberação controlada de fertilizantes NPK (íons NH4+; HPO4-2 e K+) e retenção de água em solo. Os resultados de liberação controlada de NPK e retenção de água em solo, evidenciaram que o HEDTA liberou NPK em solo de maneira controlada e o solo reteve água por um período maior. Após os estudos laboratoriais de liberação controlada de NPK, foi produzido quantidade suficiente de HEDTA para realizar um estudo de campo. O objetivo principal do estudo de campo foi estudar a aplicação do HEDTA como substrato de liberação controlada de NPK e retenção de água em solo na plantação de eucalipto (espécie: Eucalyptus Urophylla x Eucalyptus Grandis), os resultados evidenciaram que as mudas de eucalipto se desenvolveram mais rapidamente com o uso de HEDTA. Através de análises de biodegradação em solo ativado, ficou evidenciado que o HEDTA é biodegradável.