Desenvolvimento de blendas de polímeros estímulo-resposta baseadas em Poli (N-vinilcaprolactama-co-acrilato de N-butila) e poli(3-hexiltiofeno)
Data
2019-02-20
Autores
Nahra, Sara Robert 
Orientadores
Cristovan, Fernando Henrique
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Conductive polymers discovered in the late 1970s allowed a revolution in the construction of electronic devices, such as rechargeable batteries, photovoltaic cells, among others. Today, these materials have been extensively studied to replace traditional materials in the construction of such devices. In addition, these materials stimulate the adhesion and proliferation of several cell types in biocompatible materials, being able to be used in tissue engineering. However, there are no studies reported for this application. A good material for use as a biomaterial is poly(Nvinylcaprolactam) (PNVCL), which is biocompatible, temperature sensitive and has good mechanical strength, together with poly (3-hexylthiophene), P3HT, which allowed conductive properties to the blend. Due to the characteristics that result in high flexibility, the production of the copolymer with N-vinylcaprolactam (NVCL) and butyl acrylate (Abu) monomer result in high stiffness of NVCL resulting in a more flexible material suitable for health applications. In this project, the syntheses of PNVCL, poly(N-vinylcaprolactam-co-butyl acrylate) [P(NVCL-co-ABu)] and poly(3- hexylthiophene) (P3HT) were performed. The polythiophene (PT) blends were prepared with P(NVCL-co-ABu) by solution, films were obtained by casting and mats were processed by electrospinning. From Fourier Transform Infrared (FT-IR) analysis it was confirmed that blends were formed between P3HT and PNVCL. Through the electrical tests, it showed the samples to be quite resistive. The cytotoxicity tests showed that the conductive polymer increased the cellular viability of the material, even the blends with no electrical conductivity. From the DTG plot, it was found that the presence of P3HT in the copolymer or polymer did not significantly affect the degradation of the material. DSC analysis showed that the presence of P3HT significantly decreased the Tg (from 120 °C to 80 °C) for the polymers with the highest proportion of NVCL in the copolymer and significantly increased the Tg value for the polymers with the highest ABu ratio. It was possible to find the formation of mats for PNVCL, for P3HT/PNVCL and for P3HT/P(NVCL-co-ABu) blends with 25 and 20% ABu using appropriated processing conditions.
Os polímeros condutores foram descobertos no final da década de 70 e provocaram uma revolução na construção de dispositivos eletrônicos, como baterias recarregáveis, células fotovoltaicas, dentre outros. Hoje, estes materiais vêm sendo amplamente estudados para substituição de materiais tradicionais na construção de tais dispositivos. Além disso, esses materiais estimulam a adesão e proliferação de diversos tipos de células em materiais biocompatíveis, podendo ser utilizados em engenharia tecidual. Entretanto ainda são muito pouco estudados para esta aplicação. Um bom candidato para ser usado como biomaterial é a poli(N-vinilcaprolactama) (PNVCL), que é biocompatível, sensível à temperatura e possui boa resistência mecânica junto com poli(3-hexiltiofeno), P3HT, que proporciona propriedades condutoras à blenda. Devido às características que resultam na alta flexibilidade, a produção do copolímero de N-vinilcaprolactama (NVCL) e acrilato de n-butila (ABu) pode compensar a elevada rigidez da NVCL resultando em um material mais flexível e adequado para aplicações na área da saúde. Desta forma, neste trabalho foram realizadas as sínteses da PNVCL, da poli(N-vinilcaprolactama-co-acrilato de n-butila) [P(NVCL-co-ABu)] e do poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Em seguida, foram preparadas blendas de politiofeno (PT) com a P(NVCL-co-ABu) por solução e processados por casting e eletrofiação. A partir de análises de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) foi comprovado que houve formação de blenda entre o P3HT e a PNVCL. Através dos testes elétricos nos filmes observou-se que as amostras eram bastante resistivas. Os testes de citotoxicidade mostraram que o polímero condutor aumentou a viabilidade celular do material, mesmo as blendas não apresentando condutividade elétrica. Pelo gráfico de DTG verificou-se que a presença de P3HT no copolímero ou polímero não afetou significativamente a degradação do material. Por meio das análises de DSC a presença do P3HT diminuiu bastante a Tg (de 120°C para 80°C) para as blendas com maior proporção de NVCL no copolímero e aumentou significativamente o valor da Tg para a maior proporção de ABu. Foi possível comprovar que houve formação de mantas para o PNVCL, para P3HT/PNVCL e para as blendas de P3HT/P(NVCL-co-ABu) com 25 e 20% de ABu em condições adequadas de processamento.
Os polímeros condutores foram descobertos no final da década de 70 e provocaram uma revolução na construção de dispositivos eletrônicos, como baterias recarregáveis, células fotovoltaicas, dentre outros. Hoje, estes materiais vêm sendo amplamente estudados para substituição de materiais tradicionais na construção de tais dispositivos. Além disso, esses materiais estimulam a adesão e proliferação de diversos tipos de células em materiais biocompatíveis, podendo ser utilizados em engenharia tecidual. Entretanto ainda são muito pouco estudados para esta aplicação. Um bom candidato para ser usado como biomaterial é a poli(N-vinilcaprolactama) (PNVCL), que é biocompatível, sensível à temperatura e possui boa resistência mecânica junto com poli(3-hexiltiofeno), P3HT, que proporciona propriedades condutoras à blenda. Devido às características que resultam na alta flexibilidade, a produção do copolímero de N-vinilcaprolactama (NVCL) e acrilato de n-butila (ABu) pode compensar a elevada rigidez da NVCL resultando em um material mais flexível e adequado para aplicações na área da saúde. Desta forma, neste trabalho foram realizadas as sínteses da PNVCL, da poli(N-vinilcaprolactama-co-acrilato de n-butila) [P(NVCL-co-ABu)] e do poli(3-hexiltiofeno) (P3HT). Em seguida, foram preparadas blendas de politiofeno (PT) com a P(NVCL-co-ABu) por solução e processados por casting e eletrofiação. A partir de análises de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) foi comprovado que houve formação de blenda entre o P3HT e a PNVCL. Através dos testes elétricos nos filmes observou-se que as amostras eram bastante resistivas. Os testes de citotoxicidade mostraram que o polímero condutor aumentou a viabilidade celular do material, mesmo as blendas não apresentando condutividade elétrica. Pelo gráfico de DTG verificou-se que a presença de P3HT no copolímero ou polímero não afetou significativamente a degradação do material. Por meio das análises de DSC a presença do P3HT diminuiu bastante a Tg (de 120°C para 80°C) para as blendas com maior proporção de NVCL no copolímero e aumentou significativamente o valor da Tg para a maior proporção de ABu. Foi possível comprovar que houve formação de mantas para o PNVCL, para P3HT/PNVCL e para as blendas de P3HT/P(NVCL-co-ABu) com 25 e 20% de ABu em condições adequadas de processamento.