Biocompósitos de goma gelana dopada com Eu3+ e nanocristais de celulose para impressão 3D - Torres, Francisco Recco (2022)
Este trabalho propôs a preparação e o estudo de nanomateriais compósitos de goma gelana (GG) dopada com íons Eu3+ e nanocristais de celulose (CNC) com propriedades favoráveis para a obtenção de estruturas tridimensionais por meio da técnica de impressão 3D. A GG é um polissacarídeo natural, resultado da ação de bactérias, que pode ser preparado na forma de gel como um biomaterial versátil e funcional, que se apresenta de duas formas distintas: a acetilada (HAGG) e desacetilada (LAGG), que produzem géis diferentes. Nesta dissertação, os estudos foram conduzidos com ambos os tipos. Devido à lacuna no estudo dessas matrizes associadas aos íons lantanídeos, grupo de elementos conhecidos por suas propriedades luminescentes específicas, as GGs foram dopadas com íons Eu3+, possíveis de serem utilizados como sonda estrutural em análises espectroscópicas. Esse polissacarídeo reticula na presença de cátions pelo mecanismo de gelificação ionotrópica e, por conta disso, os íons Eu3+ alteraram gradativamente as propriedades viscoelásticas dos materiais, o que foi confirmado por estudos de reologia oscilatória. Este efeito foi mais pronunciado na forma LAGG, uma vez que o íon pôde manter gradativamente o comportamento de sua estrutura de gel quando um aumento na temperatura foi aplicado, diferente do observado em amostras não dopadas. O estudo espectroscópico dos filmes obtidos a partir dos géis mostrou uma baixa eficiência na transferência de energia entre as matrizes e o íon, contudo, revelou como a interação do íon Eu3+ com as GGs ocorre. A fim de se intensificar o processo de emissão nos materiais, o ligante β-dicetona TTA (2-tenoiltrifluoroacetona) foi adicionado aos filmes por meio de uma solução de acetona, formando um complexo com o Eu3+ na matriz. Esses resultados mostraram a possibilidade de se obter um material luminescente de alta intensidade de emissão com a GG, além de ter sido realizado um estudo estrutural inédito da matriz. Foi realizado então o reforço mecânico desse material com CNC, domínios cristalinos de fibras celulósicas isoladas por hidrólise ácida, neste caso extraídos de celulose bacteriana. As propriedades espectroscópicas do compósito GG-Eu3+ e CNC também foram exploradas e observou-se os íons sendo sensibilizados por excitação direta na matriz e perfis de emissão concordantes com o Eu3+ em um ambiente de baixa simetria. O estudo com o ligante TTA foi estendido ao compósito, obtendo-se também materiais com emissões intensificadas. A partir das interações com o íon lantanídeo, as propriedades fotônicas dos sistemas estudados se mostraram interessantes e, combinadas às atuais aplicações desses biomateriais, novos sistemas biocompatíveis podem ser desenvolvidos. As características mecânicas que o gel biocompósito apresentou foram favoráveis para a obtenção de estruturas tridimensionais por meio da impressão por extrusão na manufatura aditiva, visando uma aplicação deste material biocompatível na área de engenharia de tecidos.