Desenvolvimento uma unidade supercrítico de formação de espuma por deposição para fabricação de suportes (scaffolds) 3D: Caracterização, modelagem matemática e otimização

Resumo

Suportes (Scaffolds) com estruturas tridimensionais são abundantemente utilizados em biorreatores de perfusão visando à expansão e diferenciação de células-tronco para aumentar a expectativa de vida do paciente. Como os suportes (scaffolds) prontos são comumente fabricados com solvente fundido/lixiviação de partículas (SC/PL), separação de fases, formação de espuma ou eletrofiação, alguns solventes químicos permanecem em sua estrutura, podendo afetar seriamente o paciente saudável. O uso de CO2 supercrítico em vez de solventes orgânicos pode resolver essa desvantagem para a construção de estruturas saudáveis a partir de polímeros como polilactídeo (PLA) e poli (µ-caprolactona) (PCL) junto com ZnO. Assim, este estudo tem como objetivo projetar, construir e validar uma unidade supercrítico de formação de espuma por deposição e investigar o efeito da temperatura, pressão, tipos de polímeros e enchimentos, procedimento de despressurização e pela primeira vez o impacto da números de pressurização-tempo estático-ciclos de despressurização, na porosidade, distribuição do tamanho dos poros e resistência mecânica de suportes (scaffolds). A fim de minimizar os números necessários de experimento para avaliar completamente os impactos dos fatores acima mencionados, a unidade, que contém deposição de fluido supercrítico (SCFD) e formação de espuma, será modelada, pela primeira vez, com base no momentum e equações balanceadas, juntamente com a equação de equilíbrio populacional. As equações diferenciais parciais do modelo serão resolvidas numericamente, e os resultados do modelo serão comparados com os dados experimentais. Os melhores valores das variáveis independentes serão determinados usando a técnica de otimização do algoritmo genético para otimizar o processo.