Autores
Brisola, J. (UEL) ; Moraes Goes, M. (UEL)
Resumo
A formação de blendas de celulose (Cel), poli (álcool vinílico) (PVOH) e sulfato
de condroitina (SC) tem se mostrado útil para superar limitações de filmes de
celulose vegetal. Este trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar
membranas de Cel, PVOH e SC, reticuladas com epicloroidrina com proporções de SC
(10, 20, 30, 50 % (m/m)), e avaliar suas propriedades. As membranas foram
caracterizadas por FTIR-ATR, DSC, DRX, intumescimento, umidade, permeabilidade ao
vapor de água. As blendas produzidas apresentaram intumescimento de 300%,
capacidade de movimentação de fluídos acima de 5 g10cm-².(24h)-1. As blendas
produzidas apresentaram características adequadas para utilização como membranas,
com potencial material para a área biomédica.
Palavras chaves
Membranas; Biomaterial; Interação intermolecular
Introdução
Dentre os biopolímeros, a celulose vem ganhando destaque na área da engenharia
de tecidos. Pertencendo a classe dos polissacarídeos, é constituído de moléculas
de glucose unidas por ligações β (1-4) (EYLEY; THIELEMANS, 2014), possui boa
resistência mecânica e térmica, além de ser atóxica, não alergênica e
biocompatível, podendo, portanto, ser utilizado como biomaterial (CHANG; ZHANG,
2011; OPREA, M.; VOICU, 2020; QIU et al., 2016; SULTAN et al., 2017).
Uma das maneiras mais viável de utilizar a celulose como biomaterial, é através
da produção de membranas. As propriedades mecânicas de membranas de celulose
podem ser moduladas a partir da produção de blendas com outros polímeros como o
poli (álcool vinílico), (PVOH), um polímero biodegradável, biocompatível solúvel
em água e atóxico (KUMAR et al., 2017).
O sulfato de condroitina (SC) é um glicosaminoglicano, presente nos tecidos
conectivos e cartilagens, e tem sido estudado como um agente que potencialize os
processos de regeneração. Portanto, neste trabalho tem como objetivo a produção
e caracterização de blendas de celulose, PVOH e SC, contribuindo para a
elucidação estruturais e físico-químicas.
Material e métodos
Celulose Microcristalina foi obtida da empresa Synth, Brasil, o PVOH utilizado
foi de massa molar 540.000 g/mol. Os reagentes químicos utilizados foram
hidróxido de sódio grau analítico (NaOH esferas, Synth, Brasil), ácido sulfúrico
(98 %, Synth, Brasil), Sulfato de Condroitina foi doado pela empresa Adeste da
cidade de Jaguapitã-PR. A epicloroidrina (1,18 g/mL) foi obtida da empresa Sigma
Os preparos das blendas foram feitos a partir de soluções poliméricas 3% m/V de
celulose, PVOH e Sulfato de Condroitina. A solução de celulose foi preparada de
acordo com Cai; Zhang, 2006. As Soluções de PVOH e sulfato de condroitina foram
preparadas dissolvendo-se em água e aquecimento a 60 °C/1h. As blendas, foram
preparadas massas iguais de PVOH e celulose, e variando-se o a massa de sulfato
de condroitina. A proporção de SC adicionado na blenda foi de 10% 20% 30% e 50%
(m/m). Após a mistura dos polímeros, o sistema permaneceu em agiração por 1hora
em temperatura ambiente, vertidas em placas de Petri e acondicianas em estufas a
50 °C/24 h. Em seguida as amostras foram regeneradas com H2SO4 5% (V/V) por 20
minutos, lavadas abundantemente com água até atingir o pH neutro e em seguida
foram secas em estufa a 50 °C até massa constante. Os materiais foram
caracterizados por por espectroscopia de infravermelho por reflectância total
atenuada (FTIR-ATR), calorimetria diferencial por varredura (DSC) e Difração de
Raio-X (DRX). O intumescimento e a umidade das membranas foram determinados
gravimetricamente e calculadas de acordo com as equações 1 e 2. Onde, %TR é o
intumescimento, Mu massa úmida da membrana, Ms massa seca da membrana. A
permeabilidade ao Vapor de água (PVA) foi determinado segundo a norma ASTM-E96-
95. %TR=(M_u-M_s)/M_s ×100 (1)
%TU= M_u/M_s ×100 (2)
Resultado e discussão
Na figura 1A é possível identificar bandas em 3400 cm-1 atribuída ao estiramento
de OH da celulose/PVOH e NH do sulfato de condroitina. A banda em 1050 cm-1, e
em 1425 cm-1 são responsáveis aos estiramento do grupo C-O e ao estiramento OH
do C6 da celulose isso mostra que as blendas possuem bandas características
tanto da CEL/PVOH quanto do SC. Na 1B é possível identificar picos
característicos da celulose Microcristalina (MCC) em 2θ = 15°, 22° e 34º do
plano (1 0 1), (0 0 2) e (0 4 0). Na amostra de PVOH puro possui um pico em 2θ =
19,3° responsável da reflexão ortorrômbica do plano (1 1 0). Nas blendas CP,
CPS1, CPS2, CPS3 e CPS5 possui pico único em 2θ = 19,5° característico do PVOH,
mas que também pode estar relacionada à mudança de cristalinidade da celulose do
tipo I para o tipo II) (ZHU, et al 2020), mostrando que as blendas apresentaram
índices de refração tanto da celulose quanto ao PVOH. O gráfico de DSC mostra
evento endotérmico entre 50 °C a 100 °C responsável pela perda de água e um pico
endotérmico entre 230 a 275 °C responsável pela Tm (PARK; PARK; RUCKENSTEIN,
2001). A adição de PVOH e sulfato de condroitina aumentaram o intumescimento da
membrana, mostrado na figura 1D, devido ao grande numero de hidroxilas presentes
na estrutura da blenda, fazendo com que a absorção de água seja facilitada
(OLSSON; SALMÉN, 2004). Entretanto, em processos de perda de água estas
hidroxilas tem uma alta capacidade de interagirem fortemente entre si, fazendo
com que a perda de água seja mais rápida quando comparado com a a membrana de
celulose (KHABBAZ; SOLOUK; MIRZADEH, 2019), como foi observado no teor de
umidade e PVA (Tabela 1).
Caracterizações das membranas produzidas. A: FTIR- ATR. B: DRX. C: DSC. D: Intumescimento.
Dados do teor de umidade e Permeabilidade ao vapor de agua das membranas
Conclusões
Através dos dados de DSC, FT-ATR e DRX foi possível observar que a blenda
produzida apresentou comportamento aditivo, uma vez que o DRX, FT-IR ATR e DSC
apresentaram características intermediárias em relação aos polímeros puros. Além
disso, a adição de PVOH e SC causou um aumento na capacidade de intumescimento e
uma diminuição da PVA e umidade. Esta mudança pode ser relacionada as interações
entre os grupos OH dos polímeros diminuindo sua disponibilidade para interagir com
a água.
Agradecimentos
Ao CNPq, CAPES e Fundação Araucária pelo suporte financeiro. À CMLP Laboratórios
ESPEC e LARX da Universidade Estadual de Londrina pelas análises.
Referências
CAI, J.; ZHANG, L. Unique gelation behavior of cellulose in NaOH/urea aqueous solution. Biomacromolecules, v. 7, n. 1, p. 183–189, 2006.
KHABBAZ, B.; SOLOUK, A.; MIRZADEH, H. Polyvinyl alcohol/soy protein isolate nanofibrous patch for wound-healing applications. Progress in Biomaterials, v. 8, n. 3, p. 185–196, 2019. Disponível em: <https://doi.org/10.1007/s40204-019-00120-4>.
OLSSON, A. M.; SALMÉN, L. The association of water to cellulose and hemicellulose in paper examined by FTIR spectroscopy. Carbohydrate Research, v. 339, n. 4, p. 813–818, 2004.
PARK, J. S.; PARK, J. W.; RUCKENSTEIN, E. Thermal and dynamic mechanical analysis of PVA/MC blend hydrogels. Polymer, v. 42, n. 9, p. 4271–4280, 2001.
ZHU, JUFANG, LI, QIUING, CHE, YANCHAO, LIU, XINGCHEN, DONG, CHENGCHENG, CHEN, X.; WANG, C. E ff ect of Na 2 CO 3 on the Microstructure and Macroscopic Properties and Mechanism Analysis of PVA/CMC Composite Film. Polymers, v. 12, n. Cmc, p. 1–13, 2020.
