Nanocompósito polimérico a base de poliuretano e óxido de grafeno para aplicação em dispositivo de assistência ventricular (DAV) - Maestrelli, Lícia Maria D'Arezzo (2021)
Uma nova geração de nano materiais com estrutura grafítica como o grafeno e seus derivados (óxido de grafeno – GO e óxido de grafeno reduzido – rGO) tem sido exponencialmente estudada devido ao seu potencial de uso em diversas áreas, incluindo a área dos biomateriais. O objetivo deste trabalho é produzir nanopartículas na forma de GO com caraterísticas adequadas (dimensão lateral, quantidade de folhas empilhadas e nível de oxidação) para utilização como carga de reforço em um diafragma fabricado com policarbonato-uretano (PCU) apresentando elevado desempenho mecânico para ser utilizado em um dispositivo de assistência ventricular (DAV) pediátrico. Inicialmente foram produzidos dois tipos de GO com níveis de oxidação diferentes seguindo uma metodologia baseada na oxidação do grafite via Método de Hummers modificado. A caracterização desses materiais foi realizada por técnicas de análise termogravimétrica gravimétrica (ATG), difração de raios x (DRX), espectroscopia Raman e no infravermelho (FTIR), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de fótons excitados por raios x (XPS). Esses materiais apresentaram níveis de oxidação diferentes, e também possuem estruturas distintas em termos de tamanhos lateral e número de folhas empilhadas. Nanocompósitos PCU-GO foram produzidos por mistura em solvente aprótico utilizando os dois tipos de GO em concentrações em massa de 0,2%, 0,4% e 2,0%. Filmes poliméricos foram obtidos por evaporação do solvente, sendo esses caracterizados por calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), medidas de ângulo de contato, ensaios mecânicos de tração e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados obtidos por DMA e DSC indicaram claramente que a atuação das partículas de GO ocorre principalmente junto aos segmentos rígidos da estrutura do PCU, devido à similaridade química polar dessas estruturas. As partículas de GO oxidado por duas horas (GO-II) inseridas na matriz de PCU apresentaram-se mais bem distribuídas e dispersas (especialmente em concentrações em massa inferiores, 0,2%), consequentemente, melhores respostas mecânicas para os nanocompósitos PCU-GO-II foram obtidas quando comparadas com os compósitos produzidos com o GO oxidado por 4 horas. Esse resultado é uma consequência do menor número de camadas empilhadas e maior grau de oxidação para o GO-II produzido que conduziu a uma melhor e maior área de interação polímero-partícula. O comportamento biológico do nanocompósito foi avaliado quanto a citotoxicidade e viabilidade celular, proliferação celular e adesão celular. Foram também medidos o tempo de resposta ao pulso de pressão e resistência `a fadiga no conjunto do DAV montado com diafragmas produzidos. Os resultados mostraram-se promissores para a produção de diafragmas com performance mecânica adequada para uso em dispositivos de assistência ventricular.