Estudo teórico e computacional sobre a microrreologia de hidrogéis e soluções diluídas de biopolímeros

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Duarte, Leonam Kavyn Rocha
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa; Física Aplicada
• Palavras-chave em Português: Viscoelasticidade; Solução (Química); Hidrogéis; Simulação (Computadores); Física
• Link de acesso: https://locus.ufv.br/handle/123456789/33852; https://doi.org/10.47328/ufvbbt.2024.234

A busca por abordagens teóricas que consigam descrever as propriedades reológicas de soluções diluídas e hidrogéis tem sido o foco de investigações intensivas nos últimos anos, principal- mente devido à sua importância na compreensão de vários processos biológicos e às possíveis aplicações industriais. Nesta tese, apresenta-se uma metodologia computacional eficiente para obter a resposta viscoelástica de soluções diluídas contendo filamentos semiflexíveis utilizando o teorema de flutuação-dissipação. Por meio de simulações de relaxação, foi possível obter as propriedades dinâmicas de partículas de prova imersas em soluções de filamentos semiflexíveis a um custo computacional relativamente baixo e com uma precisão aprimorada em comparação com abordagens baseadas em dinâmica estocástica. Tal abordagem microrreológica permitiu a determinação do módulo de cisalhamento complexo e da viscosidade complexa das soluções estudadas. A validação dessa metodologia envolveu a comparação de resultados numéricos com dados experimentais de soluções de DNA e colágeno. Além disso, utilizou-se um modelo sim- plificado de cadeia polimérica para investigar a origem da contribuição negativa recentemente descoberta ao módulo elástico e relacionada à interação polímero-solvente em hidrogéis. Os resultados teóricos permitiram obter expressões da curva de tensão-deformação e do módulo diferencial, que exibiram dependências térmicas e mecânicas não triviais. A validação desses resultados foi realizada por meio de comparações com dados experimentais obtidos para hidro- géis de tetra-PEG e biopolímeros como queratina, fibroína de seda, redes de neurofilamentos e colágeno. Além disso, mostra-se como tal modelo contribui para a compreensão dos efeitos de amolecimento e enrijecimento observados em hidrogéis. Palavras-chave: Viscoelasticidade. Soluções diluídas. Hidrogéis. Simulações computacionais.