Preparação, caracterização e estudos sobre a atividade biológica de compósitos de poliuretana derivada de óleo de mamona e quitosana

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Medeiros, Ricardo dos Santos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: castor oil; chitosan; composite polyurethane; fonte renovável; óleo de mamona; poliuretana; poliuretana compósito; polyurethane; quitosana; renewable source
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75135/tde-02042024-163522/

Foram preparadas poliuretanas (PU) com diferentes razões molares entre os grupos OH/NCO, com base em um poliol contendo óleo de mamona (OM), trietanolamina (TEA) e etilenoglicol (EG) e os isocianatos difenilmetano diisocianato (MDI) e hexametileno diisocianato (HDI), buscando obter um polímero derivado de um óleo vegetal como fonte renovável e que apresentasse características de biocompatibilidade. Neste processo foram investigados inicialmente parâmetros de síntese tais como: razão molar, tempo de agitação e tempo de cura. O poliol e os diisocianatos MDI e HDI foram caracterizados pelos: índice de acidez (IAc) e índice de hidroxila (IOH), além da porcentagem de isocianato livre (%NCO). Também foram preparados compósitos com o biopolímero quitosana (PUQP) em diferentes proporções em massa, assim como compósitos expandidos PUQPE variando a porcentagem de QP. As PUs formadas a partir de MDI e HDI, seus compósitos PUQP e PUQPE foram caracterizadas usando-se 1H e 13C RMN no estado sólido, FTIR; TG/DTG/DTA, DSC, DMA, TG-FTIR, ensaios de tensão; MEV, grau de intumescimento e medida de ângulo de contato. Após caracterização, os compósitos não expandidos, PUQP, foram submetidos a ensaios de citotoxicidade, usando testes de adesão celular. Para o poliol foram obtidos IAc de 4,74 mgKOH g-1 o IOH de 305 mgKOH g-1. Para o MDI a %NCO foi de 36% e para o HDI foi de 50%. A partir de medidas de 1H RMN caracterizou-se o poliol de partida, além de calcular o grau de desacetilação (GD) da quitosana (QP), que foi da ordem de 90%. A massa molar viscosimétrica da quitosana comercial (QC) e purificada (QP) foi calculada, correspondendo à aproximadamente 43000 g mol-1 e 16500 g mol-1. Os espectros de FTIR evidenciaram a formação das ligações uretanas nas PUs, PUHDI e PUMIX, e as bandas dos compósitos PUQP e PUQPE, assim como, a modificação das bandas de OH e NCO, confirmando a polimerização via grupos reacionais. A partir das curvas TG/DTG/DTA, as PUs e PUQP se mostram estáveis termicamente até 170°C e os compósitos na faixa de 188 a 206°C. Para os polímeros expandidos e PUHDI e PUMIX, a estabilidade térmica foi em torno de 200°C. Além disso, as curvas TG evidenciaram cinco eventos de perda de massa. Medidas de DMA permitiram observar que a temperatura de transição vítrea da PU foi cerca de 6°C e para os compósitos de aproximadamente 16°C. Os materiais expandidos, PUQPE, apresentaram Tg entre 8,8°C a 34,8°C, enquanto as Tg da PUHDI e PUMIX foram -14,8°C e 17,6°C. Ensaios de tensão mostram a tensão máxima suportada por essas amostras. As micrografias das amostras PUQP apresentaram superfícies homogêneas e compactas com pequenos orifícios decorrentes da saída de gases formados durante a polimerização. Para os materiais expandidos, PUQPE, as imagens ilustraram estruturas de rede característica desse tipo de material. Para PUHDI e PUMIX as imagens de microscopia destacaram superfícies diferentes. A presença de QP na matriz da PU altera a morfologia apresentando grânulos maiores com o aumento de QP. Os testes físicos evidenciaram características de hidrofobicidade, com maior interação com a água à medida que se aumentou a quantidade de QP na composição. Nos ensaios biológicos, as composições PU90QP10, PU85QP15, PU50QP50, PU25QP75 apresentaram grau leve de citotoxicicidade, as demais apresentaram grau brando, significando que as células de fibroblastos se proliferaram em contato os compósitos PUQP. A partir dos testes de adesão celular, foi possível concluir que as amostras PU90QP10 e PU50QP50 promoveram adesão celular de células de fibroblastos, após um período de acompanhamento de 4 e 24 horas, enquanto a PU estequiométrica não apresentou tal adesão. As propriedades demonstradas por estes materiais tornam-se atraentes para futuras aplicações na área de biomaterial como curativo ou mesmo de dispositivos implantáveis, com a vantagem de representar compósito preparado a partir de fontes renováveis, como o óleo de mamona e trazendo disperso em sua matriz a quitosana, que apresenta uma série de características favoráveis para uso biológico.