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Poliuretanos fotoativos como estratégia de prevenção à resistência bacteriana
dc.contributor.advisor | Bianchi, Otávio | |
dc.contributor.advisor | Dias, Fernanda Trindade Gonzalez | |
dc.contributor.author | Dall Agnol, Lucas | |
dc.contributor.other | Giovanela, Marcelo | |
dc.contributor.other | Fiorio, Rudinei | |
dc.contributor.other | Crespo, Janaina da Silva | |
dc.contributor.other | Petzhold, Cesar Liberato | |
dc.date.accessioned | 2022-08-11T17:18:24Z | |
dc.date.available | 2022-08-11T17:18:24Z | |
dc.date.issued | 2022-08-11 | |
dc.date.submitted | 2022-06-22 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/10781 | |
dc.description | Pontos quânticos de carbono (CQDs) são nanopartículas de carbono amorfo que apresentam algumas funcionalidades, tais como emissão de fluorescência e produção de oxigênio singlete (1O2). Porém, devido à elevada solubilidade em água, torna-se difícil revestir superfícies com esse material. Os poliuretanos à base de água (WPU, do inglês waterborne polyurethane) são atraentes como suportes poliméricos. A solubilidade do WPU em meio aquoso acelera a distribuição homogênea dos CQDs sobre a matriz polimérica, preservando assim sua fotoluminescência. Nesse contexto, esse estudo teve por objetivo o desenvolvimento de revestimentos fotoativos baseados em CQDs e WPU para aplicação na prevenção da formação de biofilmes bacterianos. A estratégia abordada baseia-se no fato das partículas de CQDs gerarem 1O2, capazes de conferir atividade antimicrobiana a materiais poliméricos com funções de revestimento. Os CQDs sintetizados via pirólise assistida por micro-ondas, utilizando ácido cítrico e etilenodiamina como fontes de carbono e nitrogênio, apresentaram uma morfologia esférica com tamanho médio de 10,6 ± 3,1 nm, grupos funcionais contendo oxigênio e nitrogênio em sua superfície e exibiram fotoluminescência em 460 nm com rendimento quântico de 63,2% sob excitação em 360 nm. Posteriormente, esses CQDs foram incorporados à síntese do WPU durante o processo de inversão de fase. Diferentes técnicas espectroscópicas e analíticas como espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise dinâmico-mecânica (DMA), reológica, térmica e mecânica, confirmaram as mudanças estruturais ocorridas na interação dos CQDs com o WPU. Os nanocompósitos WPU/CQDs apresentaram maior estabilidade físico-mecânica e estabilidade térmica quando comparada ao WPU puro, decorrente da interação das nanopartículas com a matriz de WPU. Os nanocompósitos exibiram transparência e elevada fotoluminescência que confirmou a eficiência da matriz polimérica na proteção das nanopartículas contra a extinção da fotoluminescência no estado sólido. Ademais, os nanocompósitos foram considerados geradores de 1O2 após irradiação por luz azul e não apresentaram citotoxicidade para células de fibroblastos murinos BALB/3T3 após 24 h de incubação. A avaliação da inativação fotodinâmica antibacteriana demonstrou eficácia contra Pseudomonas aeruginosa (Gramnegativo) após 24 h de iluminação, validando o potencial dos nanomateriais como revestimentos de superfície com propriedades fotodinâmicas antibacterianas. [resumo fornecido pelo autor] | pt_BR |
dc.description.abstract | Quantum carbon dots (CQDs) are amorphous carbon nanoparticles that have specific functionalities, among them, the fluorescence emission at particular wavelengths and the production of singlet oxygen (1O2). However, due to the high solubility in water, it is difficult to coat surfaces with this material. In this context, waterborne polyurethanes (WPU) are attractive as a polymeric support. WPU solubility in aqueous media accelerates the homogeneous distribution of CQDs over the polymer matrix, thus preserving their photoluminescence (FL). In this context, this study consists of the development of photoactive coatings based on CQDs and WPU, capable of being used to prevent the formation of bacterial biofilms. The strategy discussed is because CQDs particles generate 1O2, capable of providing antimicrobial activity to polymeric materials with coating functions. The CQDs synthesized by microwave-assisted pyrolysis, using citric acid and ethylenediamine as carbon and nitrogen sources, showed a spherical morphology with an average size of 10.6 ± 3.1 nm, functional groups containing oxygen and nitrogen on their surface and exhibited photoluminescence at 460 nm with a quantum yield of 63.2% under excitation at 360 nm. Subsequently, these CQDs were incorporated into the WPU synthesis during the phase inversion process. Different spectroscopic and analytical tools such as Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), dynamic-mechanical (DMA), rheological, thermal and mechanical analysis confirmed the structural changes that occurred in the interaction of CQDs with the WPU. The nanocomposites showed greater physical-mechanical stability and thermal stability when compared to pure WPU, due to the interaction of the nanoparticles with the WPU matrix. In addition, the nanocomposites exhibited transparency and high photoluminescence, which confirmed the efficiency of the polymer matrix in protecting the nanoparticles against the extinction of solidstate photoluminescence. Furthermore, the nanocomposites were found to be generators of 1O2 after blue light irradiation and did not show cytotoxicity to BALB/3T3 murine fibroblast cells after 24 h of incubation. The evaluation of antibacterial photodynamic inactivation demonstrated antibacterial efficacy against Pseudomonas aeruginosa (Gram-negative) after illumination, thus validating the great potential of nanomaterials as transparent surface coatings with properties antibacterial photodynamic. [resumo fornecido pelo autor] | en |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, Capes | pt_BR |
dc.language.iso | en | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Ciência dos materiais | pt_BR |
dc.subject | Poliuretano | pt_BR |
dc.subject | Carbono | pt_BR |
dc.subject | Nanocompósitos (Materiais) | pt_BR |
dc.subject | Materials science | en |
dc.subject | Polyurethanes | en |
dc.subject | Carbon | en |
dc.title | Poliuretanos fotoativos como estratégia de prevenção à resistência bacteriana | pt_BR |
dc.type | Tese | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/6141687979202826 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | AGNOL, LUCAS DALL | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais | pt_BR |
mtd2-br.campus | Campus Universitário de Caxias do Sul | pt_BR |