Biocompósitos trifásicos à base de borracha natural reforçados com nanowhiskers de celulose e biovidro obtidos pela técnica solution blowspinning

• Processo: 21/10512-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Pesquisa
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
• Pesquisador responsável: Michael Jones da Silva
• Beneficiário: Michael Jones da Silva
• Pesquisador Anfitrião: Alexander L. Yarin
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia e Ciências (FEC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Rosana. Rosana , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Illinois at Chicago (UIC), Estados Unidos
• Assunto(s): Biomateriais Biovidro Compostos bioativos Materiais compósitos poliméricos Biomedicina Biologia de sistemas Borracha natural
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocomposite | Bioglasses | Biomedical applications | Cellulose Nonowhiskers | natural rubber | Solution Blowspinning | Biocompósitos e compósito poliméricos

Resumo

Biomateriais são definidos como uma substância ou a mistura de substâncias (natural ou artificial), capaz de substituir, reparar ou tratar sistemas biológicos de modo parcial ou total. Dentro da classe dos biomateriais, podem ser destacados os polímeros naturais, devido sua biocompatibilidade e baixa citotoxidade. Por apresentar propriedades angiogênese, biocompatibilidade, propriedade mecânica elevada e ser proveniente de fonte renovável, a borracha natural (BN) extraída da Hevea Brasilienses tem mostrado grande potencial para aplicações biomédicas. Nesse contexto, também, destaca-se o biovidro 45S5 (BG), com propriedades bioativas e biocompatíveis, com habilidade de formar em sua superfície uma camada rica de hidroxiapatita que tem a capacidade de se ligar quimicamente ao tecido ósseo. Nesse sentido, o presente projeto tem o objetivo desenvolver um novo biocompósito trifásico baseado em borracha natural com partículas de biovidro 45S5 e nanowhiskers de celulose, que apresente boa propriedade mecânica, excelente biocompatibilidade e bioatividade. As membranas serão obtidas por dois métodos: (i) casting e (ii) pela técnica de solution blow spinning (fiação por sopro em solução). Serão realizadas as análises nas amostras por meio das técnicas de análise térmica (TGA, DMA e DSC), ensaios mecânicos e análises morfológicas (MEV), visando verificar o efeito da incorporação das partículas de BG e NWC nas propriedades finais das membranas do biocompósitos. Será avaliada a função das NWC em regular as propriedades bioativas dos biocompósitos, uma vez que elas se comportam como uma rede tridimensional de canais de água tornando mais eficiente mineralização das partículas de BG, por meio de ensaio de absorção de água e ensaio biológicos. Os ensaios biológicos in vitro, com o objetivo de avaliar as propriedades biocompatíveis e bioativas das membranas, serão realizados por meio de testes de citotoxidade, adesão celular e avaliação de danos no DNA. Esses testes serão realizados em membranas do biocompósito, com e sem NWC a fim de realizar uma análise comparativa. Finalmente, o presente projeto apresenta como inovação o desenvolvimento de um novo biomaterial com morfologia fibrosa, excelentes propriedades mecânicas e térmicas e, caráter bioativa e biocompatíveis, por meio da elaboração de um método confiável e com alta reprodutibilidade misturando as três fases, sendo dois polímeros naturais (BN e NWC) e partículas de BG. (AU)

Publicações científicas

(4)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

LIMA, LUIZ R. M.; CAETANO, GUILHERME F.; SOARES, VIVIANE O.; SANTOS, RENIVALDO J.; MALMONGE, JOSE A.; SILVA, MICHAEL J.; YARIN, ALEXANDER L.. Evaluation of tensile, thermal, and biological properties of natural rubber-based biocomposite with biosilicate and 45S5-K bioglass. Journal of Applied Polymer Science, v. 140, n. 22, p. 14-pg., 2023-03-23. (21/10512-5)

SILVA, MICHAEL JONES; DIAS, YASMIN J.; YARIN, ALEXANDER L.. Electrically-assisted supersonic solution blowing and solution blow spinning of fibrous materials from natural rubber extracted from havea brasilienses. INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS, v. 192, p. 17-pg., 2023-02-01. (21/10512-5)

SILVA, MICHAEL J.; DIAS, YASMIN J.; ZASZCZYNSKA, ANGELIKA; KOLBUK, DOROTA; KOWALCZYK, TOMASZ; SAJKIEWICZ, PAWEL L.; YARIN, ALEXANDER L.. Three-phase bio-nanocomposite natural-rubber-based microfibers reinforced with cellulose nanowhiskers and 45S5 bioglass obtained by solution blow spinning. Journal of Applied Polymer Science, v. N/A, p. 18-pg., 2023-09-05. (21/10512-5)

SILVA, MICHAEL J.; DIAS, YASMIN J.; ZASZCZYNSKA, ANGELIKA; ROBLES, JAQUELINE ROJAS; ABIADE, JEREMIAH; KOWALCZYK, TOMASZ; KOLBUK, DOROTA; SAJKIEWICZ, PAWEL L.; YARIN, ALEXANDER L.. Biocomposite-based fibrous scaffolds of natural rubber/polyhydroxybutyrate blend reinforced with 45S5 bioglass aiming at biomedical applications. Polymer Composites, v. N/A, p. 21-pg., 2023-10-09. (21/10512-5)