Produção de Nano-Microfibras do Polímero PVP/VA por eletrofiação

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Físico-Química

Autores

Moreira Martins, L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Caetano, J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Cardoso Dragunski, D. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Maiara Petry, J. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ) ; Medeiros, A.R. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ)

Resumo

A eletrofiação consiste em uma técnica simples e de baixo custo capaz de produzir micro e nanofibras. Entre os polímeros que podem ser eletrofiados, destaca-se o PVP/VA, que apresenta em sua estrutura uma blenda de poli(1 vinilpirrolidona)(PVP) e um blenda de co(vinil acetato)(VA). Tal polímero possui propriedades de materiais biocompatíveis e com grande área superficial, as quais podem auxiliar no crescimento de células e na estabilização de fluidos biológicos. Com este intuito, nesse trabalho foram obtidas microfibras do polímero PVP/VA com o diâmetro de 3,712+/-1,141 μm para ampliação de 20μm aplicando os seguintes parâmetros da eletrofiação: 16kV de tensão, 14 cm de distância e 1,5mL/h de fluxo. A concentração do polímero foi de 35%(m/v), usando como solvente etanol e água.

Palavras chaves

biocompatível; poli(1-vinilpirrolidona); fibras poliméricas

Introdução

O poli(1-vinilpirrolidona) (PVP) e co(vinil acetato) (VA), conhecido também como PVP/VA, consiste em um polímero linear produzido a partir da polimerização dos monômeros de vinil acetato (VA) e vinil pirrolidona (VP). A sua aplicabilidade se deve a afinidade por diversas superfícies como, por exemplo, cabelos, derme e superfícies lisas em geral. Dentre as características do PVP/VA que conferem a sua incorporação em diversos produtos, estão: a flexibilidade de seus filmes, a boa adesão, o brilho e a dureza. (Ashland,2014) Além do mais, o PVP/VA apresenta biocompatibilidade e biodegradabilidade, pois seus filmes poliméricos são hidrossolúveis e, por este motivo, possuem alto grau de desintegração e dissolução em sistemas biológicos. (Vilanova et al., 2010; Sun et al., 2010) Em face da gama de aplicações do PVP/VA, a produção de seus filmes poliméricos é altamente interessante. Então, nota-se que dentre os estudos já publicados a respeito do polímero, não se encontram pesquisas que relatem a produção desses filmes por meio da técnica de eletrofiação.(Wahyudiono et al., 2014) A eletrofiação é uma técnica de produção de fibras de polímeros com diâmetros variados entre nano-microescala. Nesse processo, utiliza-se um campo elétrico de alta voltagem com o intuito de formar fibras sólidas a partir de uma corrente em uma solução polimérica. (Costa et al., 2011) Por fim, as nanofibras possuem como caráter notável, a grande área superficial por unidade de massa e o pequeno tamanho de seus poros, sendo aplicadas principalmente no controle de liberação de fármacos. (Frenot & Chronakis, 2003; Schaffazick & Guterres, 2003). Mediante ao relatado, este trabalho teve como intuito produzir fibras de PVP/VA utilizando o sistema de eletrofiação.

Material e métodos

De início, realizou-se o preparo de uma solução de 5 mL do polímero poli(1- vinilpirrolidona) co(vinil acetato)(PVP/VA) com os solventes etanol e água, utilizando-se a concentração do polímero de 35% (m/v) e a proporção da mistura de solventes de 97% de etanol e 3% de água.Em seguida, deixou-se a solução sob agitação magnética durante o período de 24 horas. Posteriormente, colocou-se a solução polimérica em uma seringa de vidro de 5 mL. A seringa foi então acondicionada no sistema de eletrofiação a uma distância de 14 cm do coletor. Utilizou-se o fluxo de 1,5 mL/h de solução polimérica sob a tensão de 16kV. Seguidamente, retirou-se o filme polimérico da placa coletora e o mesmo foi armazenado no dessecador. Em sequência, para a determinação do diâmetro e da uniformidade das fibras resultantes da eletrofiação foi realizada a microscopia óptica. Nesse procedimento, colocou-se uma lâmina contendo as fibras do polímero no anteparo do microscópio ótico com o objetivo de avaliar a morfologia das mesmas. As imagens das fibras foram obtidas por meio do software Analisis Get It, de acordo com as ampliações da câmera do microscópio. Por último, mediu-se o diâmetro das fibras pelo software Quantikov.

Resultado e discussão

A partir da técnica de eletrofiação foi possível obter fibras da solução polimérica de PVP/VA com etanol e água. A proporção utilizada foi de 35% (m/v) de polímero. Nesse caso, a escolha dos solventes foi crucial para a solubilização do polímero que, por sua vez, se solubiliza tanto em solventes polares quanto apolares. Assim, é solúvel em água, álcoois, éteres, cetonas, lactonas, aminas, ésteres, entre outros. Para melhor explicar, o vinil acetato (VA) do polímero consiste em uma parte de caráter hidrofóbico enquanto a vinilpirrolidona (VP) possui caráter hidrofílico. (Ashland, 2014; Rask et al., 2016) Posteriormente, a morfologia das fibras foram analisadas por imagens de microscopia ótica e são mostradas na Figura 1(A-B). Portanto, observou-se pela Figura 1(A-B) que as fibras do polímero possuem uma superfície lisa, homogênea e não apresentam rugosidade e beads(imperfeições nas fibras).Além disso, são também ramificadas, o que pode ser explicado pela presença de jatos secundários de solução a partir do jato primário emitido pela seringa. (Costa et al., 2011) Em seguida, por meio do software Quantikov, obteve-se o valor médio do diâmetro das fibras poliméricas. Nesse caso, o diâmetro referente a Figura 1(A) foi de 3,712 +/- 1,141 μm e para a Figura 1(B) foi de 4,606 +/- 0,765 μm. Com isso, a eletrofiação se mostrou capaz de obter as microfibras do polímero PVP/VA em microescala, sendo importante destacar que não há relatos da produção das fibras desse polímero pela técnica aqui citada. (Wahyudiono et al., 2014)

Microfibras do polímero PVP/VA na escala de 20 μm (A) e na escala de 100 μm (B).

Conclusões

A técnica electrospinning (eletrofiação) se mostrou eficaz na produção de microfibras homogêneas e lisas do polímero PVP/VA. De tal modo, essas fibras poliméricas poderão ser utilizadas para o desenvolvimento de materiais biocompatíveis.

Agradecimentos

Agradeço a Unioeste, a fundação CNPQ e ao grupo GIPEFEA.

Referências

Aslhand. (2014). PVP/VA Vinylpyrrolidone/Vinyl Acetate Copolymers.
http://ragitesting.com/resourcePortfolio/wp-content/uploads/2014/09/ASHPC8092_PVP_VA_Brochure_VF.pdf. Acesso em: 03 de Maio de 2019.
Costa, R.G.F., Oliveira, J.E., Paula, G.F., Picciani, P.H.S., Medeiros, E.S., Ribeiro, C. & Mattoso, L.H.C. (2011). Eletrofiação de Polímeros em Solução. Parte l:Fundamentação Teórica. http://www.scielo.br/pdf/po/2012nahead/aop_0813.pdf. Acesso em: 03 de Maio de 2019.
Frenot, A. & Chronakis, I. S. (2003). Polymer nanofibers assembled by
electrospinning. Current Opinion in Colloid and Interface Science, (8), 64-75.
Schaffazick, S.R. & Guterres, S.S. (2003). Caracterização e estabilidade físicoquímica de sistemas poliméricos nanoparticulados para administração de fármacos.Química Nova, (26), 726-737.
Sun, Y., Tao, J., Zhang, G.G.Z. & Yu, L. (2010). Solubilities of Crystalline Drugs in Polymers: An Improved Analytical Method and Comparison of Solubilities of Indomethacin and Nifedipine in PVP, PVP/VA, and PVAc. Journal of Pharmaceutical Sciences, (99), 4023-4031.
Rask, M.B., Knopp, M.M., Olesen, N.E., Holm, R. & Rades, T. (2016). Influence of PVP/VA copolymer composition on drug-polymer solubility. European Journal of Pharmaceutical Sciences, (85), 10-17.
Vilanova, J.C.O., Oréfice, R.L. & Cunha, A.S. (2010). Aplicações Farmacêuticas de Polímeros. Polímeros: Ciência e Tecnologia, (20), 51-64.
Wahyudiono, Machmudah, S., Kanda, H. & Okubayashi, S. (2014). Formation
of PVP hollow fibers by electrospinning in one-step process at sub and supercritical CO2. Chemical Engineering and Processing: Process Itensification, (77), 1-6.