Desenvolvimento de nanocompósito híbrido com propriedades virucidas e antibacterianas à base de polietileno de alta densidade (PEAD) reforçado com fibra vegetal piriquiteira (Cochlospermum orinocense) aditivado com nanopartículas de cobre (NPCu) - Maquiné, Thiago Monteiro (2022)
O desenvolvimento de materiais inovadores capazes de prevenir a transmissão, disseminação e entrada dos patógenos de vírus e bactérias no corpo humano estão atualmente em destaque. As fibras vegetais, em geral, se mostram vantajosas na utilização em compósitos por possuírem baixa massa específica, baixa abrasividade, custo reduzido, serem biodegradáveis e possuírem caráter sustentável, uma vez que sua fonte é renovável. Buscando a otimização das propriedades dos compósitos a incorporação de nanopartículas metálicas torna-se possível a criação de novos nanocompósitos, em destaque os à base de cobre têm sido elogiados por seus efeitos antimicrobianos e virucidas. Neste trabalho, se destaca o desenvolvimento de um nanocompósito híbrido formada pela matriz polimérica polietileno de alta densidade (PEAD), reforço da fibra vegetal piriquiteira (Cochlospermum orinocense) e nanopartícula de cobre (NPCu) com o objetivo de realizar a caracterização e a eficiência virucida e bactericida. Primeira etapa da pesquisa foi realizar testes prévios a fim de se determinar os pré-tratamentos químicos adequados para as fibras a serem incorporadas aos compósitos. Para análise e otimização de parâmetros dos compósitos poliméricos (PEAD / Fibra), as variáveis do processo analisadas inicialmente foram associadas à concentração de fibra, tratamento químico de mercerização com NaOH e rotação da extrusora. Foram utilizadas técnicas estatísticas como ferramentas de análise sendo, numa primeira fase, empregado o planejamento fatorial completo, seguido do modelamento e otimização desses parâmetros associado à proposição de regiões de adequação do processo para o conjunto de respostas. Após as duas etapas anteriores foram realizadas o delineamento de misturas para nanocompósito híbrido com os parâmetros à concentração de nanopartículas de cobre (NPCu) e (PEAD / Fibra) otimizada. Para a obtenção dos compósitos poliméricos (PEAD / Fibra) e nanocompósitos híbridos (PEAD / Fibra / NPCu) foram misturadas e homogeneizadas manualmente em recipiente fechado e em seguida despejados em uma extrusora monorosca para formação de fios extrusados e posteriormente injetada. A caracterização estrutural da fibra in natura e tratada foi realizada através da técnica de Difração de raios X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Termogravimetria (TG / DTG), a fim de relacionar o comportamento do tratamento de mercerização na fibra. Para os compósitos poliméricos e nanocompósitos híbridos a caracterização estrutural foi realizada pelas técnicas (FTIR), ensaio mecânicos (Tração, Flexão e Resistência ao Impacto). A eficiência virucida e bactericida para os nanocompósitos desenvolvidos foram analisados conforme normativa ISO 18184:2019 e ISO 22196 para superfícies plásticas e não porosas respectivamente. Os resultados do tratamento químico na fibra mostraram que teor próximos 5% de NaOH é o ideal para adesão da superfície da matriz polimérica. No modelamento de superfície de resposta foi possível encontrar o compósito otimizado com 18,63% de fibra, rotação de 60 RPM e 5,76% teor de NaOH, onde foi possível obter as melhores respostas estatisticamente das propriedades mecânicas, que demostraram resultados superiores da matriz polimérica. O nanocompósito desenvolvido neste trabalho tem potencial virucida de 99,9% em 30min para os vírus Coronavírus murino (MNV-3) e Adenovírus humano (HAdV-2) com modelos virais envelopados e não envelopados respectivamente e com aplicação para fabricação de diversas superfícies virucidas, onde mostraram que as diferentes proporção de fibra, NPCu e PEAD são eficientes aos vírus. Para a eficiência antibactericida os nanacompósitos com concentração de 10% de NPCu obteve inibição de 99,99% da bactéria Listeria monocytogenes em 2 horas. O compósito otimizado (PEAD/Fibra) desenvolvido teve potencial virucida de 99,9% para os vírus mencionados, sem adição da nanopatícula de cobre e sugere uma aplicação industrial do produto final.