Development of cold plasma devices for sterilization processes, incorporation of nanoparticles and repellent substances in textile substrates

• Grant number: 21/10197-2
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Innovative Research in Small Business - PIPE
• Start date: September 01, 2021
• End date: May 31, 2022
• Field of knowledge: Engineering - Chemical Engineering - Chemical Technology
• Principal Investigator: Rodrigo Maracajá Vaz de Lima
• Grantee: Rodrigo Maracajá Vaz de Lima
• Company: Technognoscis Serviços de Engenharia Ltda
• CNAE: Serviços de engenharia ; Atividades profissionais, científicas e técnicas não especificadas anteriormente
• Associated research grant: 20/09060-0 - Development of cold plasma devices for sterilization processes, incorporation of nanoparticles and repellent substances in textile substrates, AP.PIPE

Abstract

Nesta proposta, será realizada a prova de conceito da funcionalidade de sistemas compactos de tratamento de substratos têxteis assistidos a plasma para viabilizar processos de esterilização e incorporação de nanoestruturas potencializadoras da funcionalidade técnica de repelência a insetos/parasitas e assepsia em substratos têxteis. Os dispositivos de plasmas serão desenvolvidos e fundamentados no emprego de descarga híbrida do tipo corona e de barreira dielétrica. Estes sistemas serão adaptados para os processos de esterilização empregando gases reativos e inertes (ar, oxigênio, vapor de água) e processos de polimerização empregando precursores líquidos a base de permetrina e icaridina, sendo testados também outros piretróides (cipermetrina e deltametrina). Também serão avaliadas a concentração dos agentes ativos (nanopartículas de prata) incorporados em tecidos 3D e/ou eletrofiados de Policaprolactona (PCL) e Poliácido Lático (PLLA) - que possuem aplicações em Medicina Regenerativa e Primeiros-Socorros. Os sistemas de plasmas serão caracterizados avaliando-se os efeitos da variação de potência de descarga, frequência, forma de onda do sinal de entrada na fonte de alimentação, natureza fluxo de gases e precursores nas propriedades físico-químicas das superfícies tratadas. Em função destes parâmetros, as superfícies tratadas a plasma serão avaliadas a molhabilidade (hidrofilicidade/hidrofobicidade), remoção de contaminações e ações de repelência a insetos/parasitas com envelhecimento lento e controlado (ensaios de lavagem). A morfologia e a rugosidade das superfícies tratadas serão avaliadas mediante microscopia eletrônica de varredura e microscopia de força atômica. A composição química e inserção de grupos funcionais nas superfícies de têxteis serão avaliadas por FTIR (Fourrier Transform Infrared spectroscopy), Raman, XPS (X-ray Photoemission Spectroscopy) e DRX. A repelência aos vetores e a esterilização (descontaminação) são avaliadas por cromatografia gasosa e ensaios in vitro e in vivo. O mercado global de equipamento e proteção individual é, aproximadamente, de 50 bilhões de dólares (para EPI para hospitais e proteção respiratória é de USD 7.83 bilhões): o mercado de equipamento de plasma frio é de USD 1.6 bilhões. Percebe-se o potencial de inovação no mercado de EPI pela esterilização ou aditivação de compostos com baixo custo em uso de energia, água e produtos químicos. Anualmente, são transmitidas doenças por picadas de mosquito para 700.000.000 de pessoas no mundo: 1 milhão de pessoas morrem anualmente pelas doenças assim contraídas, além das sequelas aos sobreviventes que sobrecarrega a Saúde Pública. No mercado de têxteis com repelentes a mosquitos é de USD 359.04 milhões (dados de 2018). A Doença de Chagas (com 6 milhões de pessoas contaminadas no mundo) também é preocupante. O mercado de bioimpressão 3D de tecidos regenerativos é da ordem de USD 651.6 milhões (2018), podendo chegar a USD 1.64 bilhões (2024). O mercado de fios cirúrgicos modificados ou não com nanopartículas é de USD 3.9 bilhões (junho de 2020): no período de 2021-2027 poderá chegar a valores entre 3.9 - 5,1 bilhões de dólares. (AU)