Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais
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Resultados da Pesquisa
- Fabricação por manufatura aditiva de scaffolds cerâmicos porosos com infiltração de biovidro para uso biomédico(2025-08-14) Faccio, Maíra; Catafesta, Jadna; Aguzzoli, Cesar; Berti, Lucas Freitas; Costa, Tânia Maria Haas; Silva, Thiago Barcellos daLesões e defeitos ósseos frequentemente requerem materiais capazes de promover o reparo, a substituição ou a regeneração tecidual. Nesse contexto, os scaffolds cerâmicos surgiram como alternativas promissoras para mimetizar e substituir tecidos danificados, devido à sua biocompatibilidade e versatilidade estrutural. Para tanto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de scaffolds de alumina-zircônia produzidos por manufatura aditiva por extrusão de material (impressão 3D) e posteriormente infiltrados com biovidro (45S5). Os filamentos para a manufatura aditiva por extrusão de material foram obtidos em extrusora dupla-rosca pela mistura dos pós cerâmicos (55 % em massa) com o polímero polietileno de baixa densidade (45 % em massa). Para criar uma curva de degradação para remoção do polímero após a impressão, foi necessário realizar um ensaio de análise termogravimétrica. Os scaffolds produzidos e sinterizados foram submetidos à infiltração de biovidro e foram avaliados por meio de análises morfológicas e biológicas. Os processos de debinding (remoção do polímero) e sinterização resultaram em peças com tamanhos de poros internos entre 500 µm e 1 mm, com uma redução dimensional de cerca de 30 % que permitiu a infiltração do biovidro. Foi identificada a presença de Si, Ca e P em todas as misturas, elementos responsáveis por contribuir na resposta biológica. Os testes biológicos demonstraram que os scaffolds impressos, compostos de alumina, zircônia e uma combinação de ambas, com ou sem infiltração de biovidro, não apresentaram citotoxicidade significativa em fibroblastos epiteliais renais 3T3 ou VERO após 72 h. Dentre estes, o scaffold de alumina-zircônia infiltrado com biovidro destacou-se por aumentar a viabilidade e a proliferação celular em 72 h (~ 150 % de aumento). Também promoveu forte adesão celular e liberação de matriz extracelular após 5 dias, demonstrando biocompatibilidade superior e potencial atividade osteoindutora. Cabe destacar que, uma combinação de compósitos cerâmicos bioativos para a fabricação de scaffolds demonstrou forte potencial na promoção da regeneração tecidual, preservando a integridade do tecido hospedeiro, aspecto essencial para a prevenção de falhas clínicas. [resumo fornecido pelo autor]
- Development of additive manufacturing polymer resins with improved thermal conductivity for use in injection moulding hybrid tooling(2025-09-11) Moritz, Vicente Fróes; Crespo, Janaina Silva; Devine, Declan M.; Lyons, Sean G.; Demori, Renan; Geever, Joseph; Souza, Adriano Fagali de; Syed, Tofail
- Caracterização e estabilização de partículas de silicato de zircônio obtidas por moagem de alta energia(2025-06-27) Varela, Carla Bueno; Cruz, Robinson Carlos Dudley; Catafesta, Jadna; Plá Cid, Cristiani Campos; Camargo, Willian Ferreira
- Síntese verde de nanopartículas de prata a partir de flores de Manacá-da-Serra e incorporação em uma matriz polimérica biodegradável de quitosana para o tratamento terciário de efluentes industriais(2025-09-23) Jacquot, Axel John Pascal; Giovanela, Marcelo; Guerra, Nayrim Brizuela; Telli, Giovani Dambros; Catafesta, JadnaA crescente geração de efluentes industriais, aliada ao uso intensivo de água e às mudanças climáticas, representa um desafio ambiental, contribuindo para a escassez hídrica e a contaminação de corpos receptores. Métodos convencionais de tratamento, como cloração, ozonização e radiação ultravioleta, apresentam limitações, incluindo elevados custos, formação de subprodutos tóxicos e baixa sustentabilidade. Nesse contexto, nanopartículas metálicas (NPs), especialmente as de prata (AgNPs) obtidas por rotas verdes, têm se mostrado promissoras devido ao seu potencial antimicrobiano. Considerando esse cenário, este trabalho teve como objetivo sintetizar AgNPs usando um extrato aquoso de flores de Manacá-da-Serra (Pleroma sellowianum) e incorporá-las a uma matriz polimérica biodegradável de quitosana, visando à obtenção de compósitos aplicáveis ao tratamento terciário de efluentes. O extrato floral, rico em compostos fenólicos, possibilitou uma síntese verde eficiente em pH 12,0, a 25 °C e utilizando uma solução 0,01 mol L-1 de AgNO3, resultando em AgNPs esféricas (20-30 nm) com estabilidade coloidal moderada (PZ= -14 mV) e alta atividade antimicrobiana (MIC 5 uL mL-1 contra E. coli e S. aureus). A caracterização do compósito (MEV-FEG/EDS, FTIR e TGA) confirmou a integração bem-sucedida das AgNPs à matriz polimérica, evidenciando distribuição homogênea, interações moleculares específicas e maior estabilidade térmica. Ensaios antimicrobianos revelaram halos de inibição de 11 ± 1 mm para S. aureus e 9 ± 1 mm para E. coli. No processo de desinfecção, o compósito promoveu redução superior a 99,9% de coliformes totais em 180 min, com lixiviação de prata de apenas 0,01 mg L-1, valor dentro dos limites regulamentares. Esses resultados evidenciam o efeito sinérgico entre a quitosana e as AgNPs, confirmando o potencial do Manacá-da-Serra para síntese de NPs e a aplicabilidade do compósito como solução segura, eficiente e sustentável para desinfecção de efluentes industriais. [resumo fornecido pelo autor]
- Avaliação dos parâmetros de deposição de intercamada derivada de tetrametilsilano para a adesão de a-C:H em substratos de Ti6Al4V(2025-07-30) Goldbeck, Michael Cristian; Figueroa, Carlos Alejandro; Aguzzoli, Cesar; Trava-Airoldi, Vladimir Jesus; Boeira, Carla DanielaDiamond-like carbon (DLC) é um material constituído de carbono nas hibridizações sp2 e sp3, podendo conter ou não hidrogênio. Suas propriedades de baixo coeficiente de atrito, alta dureza e inércia química o tornam um material de interesse para aplicações tecnológicas. No entanto, a adesão de filmes de DLC em algumas ligas metálicas é prejudicada pela fraca força de ligação interfacial e a alta tensão residual do filme. Nesse caso, uma intercamada pode ser utilizada para contornar esse problema. A intercamada é um filme que vincula o DLC e o substrato, e tem a função de aumentar a força de ligação e reduzir a tensão residual do revestimento, aumentando a adesão. O objetivo da pesquisa atual foi buscar correlações entre os parâmetros de deposição, as propriedades do plasma, as propriedades físico-químicas da intercamada e adesão do filme de DLC, com ênfase na produção de filmes bem aderidos. Para a produção dos filmes, a técnica de deposição química de vapor assistida por plasma (PECVD) com confinamento eletrostático foi utilizada. Na câmara de deposição, substratos de Ti6Al4V foram submetidos a etching, deposição da intercamada de a-SiCx:H a partir de tetrametilsilano (TMS), e deposição do filme DLC. Na 1° série de amostras, os parâmetros alterados foram a presença de hidrogênio na etapa de etching e a temperatura de deposição da intercamada. Na 2° série de amostras, o parâmetro alterado foi o potencial elétrico aplicado na deposição da intercamada. Na 3° série de amostras, o parâmetro alterado foi a proporção de fluxos de Ar/H2 no etching. Em todas as etapas, o plasma foi monitorado por espectroscopia de emissão óptica (OES). A estrutura e morfologia dos filmes de DLC foram avaliados por espectroscopia Raman e microscopia óptica. A espessura dos filmes foi determinada por microscopia eletrônica de varredura com fonte por emissão de campo (FEG-SEM) e espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS). As intercamadas de a SiCx:H foram avaliadas quimicamente por espectroscopia de emissão óptica por descarga luminescente (GDOES), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). A adesão dos filmes foi determinada por ensaios de riscamento e as trilhas foram analisadas por EDS. Os filmes de DLC depositados são do tipo carbono amorfo hidrogenado (a C:H). Uma maior temperatura de deposição da intercamada resultou em um menor conteúdo de oxigênio que foi associado à maior adesão do filme de a C:H. A tensão de deposição da intercamada afetou sua taxa de crescimento, de forma a produzir a intercamada mais espessa, com (344 ± 1) nm, ao aplicar 600 V. Esse fenômeno foi atribuído a dois mecanismos concorrentes: ionização/dissociação e re-sputtering. Altas tensões elétricas geraram intercamadas com mais carbono e menos silício. As concentrações de carbono e silício passaram de (44,83 ± 0,92) %at. e (41,74 ± 0,80) %at. em 400 V para (69,59 ± 0,70) %at. e (21,42 ± 0,61) %at. em 700 V, respectivamente. A tensão de deposição não provocou mudanças significativas na adesão dos filmes de a-C:H. Aumentar o fluxo relativo de H2 até 40 % no etching melhorou a adesão dos filmes de a-C:H. Em fluxos relativos maiores, a adesão é constante. Sugere-se que o hidrogênio atômico promoveu a eficiência da remoção de oxigênio na interface a-SiCx:H/Ti6Al4V, até que uma saturação fora alcançada. [resumo fornecido pelo autor]
- Estudo das propriedades de revestimentos à base de nióbio e nanopartículas de prata para usos biomédicos e aeronáuticos(2025-06-30) Maddalozzo, Ana Elisa Dotta; Aguzzoli, Cesar; Vieira, Lucia; Michels, Alexandre Fassini; Catafesta, Jadna; Crespi, Ângela ElisaA engenharia de superfícies tem se consolidado como uma estratégia fundamental para aprimorar o desempenho de materiais em ambientes críticos, especialmente nos setores biomédico e aeronáutico, onde a resistência à corrosão, ao desgaste e à contaminação microbiana são requisitos essenciais. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar revestimentos à base de nióbio com incorporação de nanopartículas de prata, visando aplicações nos setores biomédico e aeronáutico. Os revestimentos de NbN e Nb2O5 foram obtidos por magnetron sputtering e posteriormente modificados por ion plating com íons de prata. Os resultados mostraram que os filmes apresentam propriedades físico-químicas e biológicas promissoras. Na área biomédica, os revestimentos demonstraram biocompatibilidade, resistência à corrosão e ao desgaste, atividade bactericida, sendo eficazes na prevenção de formação de biofilme sem apresentar citotoxicidade. No setor aeronáutico, os revestimentos mostraram boa resistência à corrosão em ambientes simulados, além de reduzirem a aderência de fungos. A pesquisa comprova a eficácia da engenharia de superfícies como abordagem sustentável e eficiente para mitigar corrosão, desgaste e contaminação microbiana em ambientes críticos. Estudos futuros poderão focar na avaliação em longo prazo e na viabilidade de escala industrial. [resumo fornecido pelo autor]
- Obtenção de um nanomaterial de cobre e TiO2 por Magnetron Sputtering com atividades fotocatalítica e antimicrobiana no espectro visível(2025-04-28) Lima, Michele Strey de; Michels, Alexandre Fassini; Aguzzoli, Cesar; Ely, Mariana Roesch; Jardim, Pedro Lovato Gomes; Pereira, Marcelo Barbalho
- Produção de fios e malhas para indústria têxtil a partir de poli(tereftalato de etileno) resíduo(2025-04-30) Torani, Daiane; Brandalise, Rosmary Nichele; Passos, Adriano Alves; Farias, Maria Cristina Moré; Santana, Ruth Marlene; Perondi, Daniele
- Obtenção de nanopartículas de óxido de cobre por síntese verde a partir do extrato de folhas de laranjeira e avaliação de sua ação antimicrobiana em filmes de látex de borracha natural(2025-04-29) Bortoluz, Jordana; Giovanela, Marcelo; Perottoni, Cláudio Antônio; Carli, Larissa Nardini; Guerra, Nayrim Brizuela; Ferreira, Suelem Daiane
- Efeito da incorporação de nanopartículas de TiO2 na resposta dinâmico-mecânica de um polímero base epóxi(2025-02-25) Souza, Jessica Silva de; Cruz, Robinson Carlos Dudley; Crespo, Janaina da Silva; Giovanela, Marcelo; Sayer, Cláudia