Modificação a plasma de compósitos a base de celulose bacteriana e fosfato de prata
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
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| Link de acesso: | https://hdl.handle.net/20.500.14289/23182 |
Resumo: | The recent of coronavirus pandemic (COVID-19) highlighted the problem of emerging microbial infections in the current public health scenario, which are often difficult or even impossible to treat. In this context, there is a demand for the development of advanced materials that inactivate microorganisms aiming at the protection of the human population. Bacterial Cellulose (BC) is a natural polymer, which has high mechanical resistance, high water retention capacity, high crystallinity, and thermal stability. It also has the advantages of being biocompatible, non-toxic, and biodegradable. The architecture of the BC is composed of nanofibers with high porosity, which contribute to modifications and incorporation of substances in its matrix to improve or add properties and expanding its applicability. Despite its excellent characteristics, BC in its natural form does not present antimicrobial activity, therefore, many scientists have dedicated themselves to researching methods to add this property and expand the applicability of this biopolymer. Recent studies demonstrate that semiconductor materials, such as silver phosphate (Ag3PO4), have high biocidal potential against bacteria, fungi, and viruses. In that regard, this work proposed to synthesize BC/Ag3PO4 composite films using a vacuum filtration system for the formation and immobilization of Ag3PO4 crystals in the BC matrix, developing a material with better physicochemical properties, biocompatible, non-toxic and with antimicrobial properties. Additionally, the composite films were modified by oxygen plasma etching, to promote the exposure of Ag3PO4 microparticles incorporated into the biopolymer, intensifying the material's antimicrobial effect. The micrographs of the BC/Ag3PO4 composites obtained by SEM confirmed the presence of dispersed microparticles and agglomerates distributed throughout the entire length of the polymeric matrix. Furthermore, a cell cytotoxicity assay was carried out, which attested to cell viability above 70% for pure BC films as well as for BC/Ag3PO4 composites. Analyses carried out after oxygen plasma treatment indicate an increase in the hydrophilicity of pure BC films and BC/Ag3PO4 composites due to the incorporation of oxygenated functional groups in the material. |
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Bacterial Cellulose (BC) is a natural polymer, which has high mechanical resistance, high water retention capacity, high crystallinity, and thermal stability. It also has the advantages of being biocompatible, non-toxic, and biodegradable. The architecture of the BC is composed of nanofibers with high porosity, which contribute to modifications and incorporation of substances in its matrix to improve or add properties and expanding its applicability. Despite its excellent characteristics, BC in its natural form does not present antimicrobial activity, therefore, many scientists have dedicated themselves to researching methods to add this property and expand the applicability of this biopolymer. Recent studies demonstrate that semiconductor materials, such as silver phosphate (Ag3PO4), have high biocidal potential against bacteria, fungi, and viruses. In that regard, this work proposed to synthesize BC/Ag3PO4 composite films using a vacuum filtration system for the formation and immobilization of Ag3PO4 crystals in the BC matrix, developing a material with better physicochemical properties, biocompatible, non-toxic and with antimicrobial properties. Additionally, the composite films were modified by oxygen plasma etching, to promote the exposure of Ag3PO4 microparticles incorporated into the biopolymer, intensifying the material's antimicrobial effect. The micrographs of the BC/Ag3PO4 composites obtained by SEM confirmed the presence of dispersed microparticles and agglomerates distributed throughout the entire length of the polymeric matrix. Furthermore, a cell cytotoxicity assay was carried out, which attested to cell viability above 70% for pure BC films as well as for BC/Ag3PO4 composites. Analyses carried out after oxygen plasma treatment indicate an increase in the hydrophilicity of pure BC films and BC/Ag3PO4 composites due to the incorporation of oxygenated functional groups in the material.A pandemia de coronavírus (COVID-19) evidenciou a problemática das infecções microbianas emergentes na saúde pública da atualidade, as quais demonstram-se, muitas vezes, difíceis ou até mesmo impossíveis de serem tratadas. Nesse contexto, visando a proteção da população humana, é impulsionada a demanda pelo desenvolvimento de materiais híbridos avançados e novas tecnologias que inativem microrganismos. A celulose bacteriana (CB) é um polímero natural, que apresenta elevada resistência mecânica, alta capacidade de retenção de água, elevada cristalinidade e estabilidade térmica. Possui ainda vantagens de ser biocompatível, atóxica e biodegradável. Sua estrutura altamente porosa é constituída por nanofibras que favorecem a modificação e incorporação de substâncias em sua matriz para melhorar ou agregar propriedades. Apesar de suas excelentes características, a CB em sua forma natural, não apresenta atividade antimicrobiana, portanto, muitos cientistas têm se dedicado à pesquisa de métodos para acrescentar esta propriedade e ampliar a aplicabilidade desse biopolímero. Estudos recentes demonstram que materiais semicondutores, como o fosfato de prata (Ag3PO4), apresentam elevado potencial biocida contra bactérias, fungos e vírus. Neste sentido, este trabalho propôs sintetizar filmes compósitos de CB/Ag3PO4 empregando-se um sistema de filtração a vácuo para a formação e imobilização dos cristais de Ag3PO4 na matriz de CB, desenvolvendo um material com melhores propriedades físico-químicas, biocompatível, atóxico com atividade antimicrobiana. Adicionalmente foi realizada a modificação dos filmes compósitos pelo plasma etching de oxigênio (O2), para promover a exposição das micropartículas de Ag3PO4 incorporadas ao biopolímero, intensificando o efeito antimicrobiano do material. As micrografias dos compósitos de CB/Ag3PO4 obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), confirmaram a presença de micropartículas dispersas e aglomerados distribuídos por toda a extensão da matriz polimérica. Foi observado que os compósitos de CB/Ag3PO4 apresentaram um aumento de sua estabilidade térmica, em comparação com os filmes de CB pura. Além disso, foi realizado um ensaio de citotoxicidade celular, que atestou uma viabilidade celular acima de 70% para os filmes de CB pura e para os compósitos CB/Ag3PO4. Após o tratamento a plasma de oxigênio, os resultados indicaram um aumento na hidrofilicidade dos filmes de CB pura e dos compósitos de CB/Ag3PO4 devido a incorporação de grupos funcionais oxigenados no material.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBacterial cellulosesilver microparticlesplasma oxygenCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA3. Saúde e Bem-EstarCompósitoCelulose bacterianaMicropartículas de prataEfeito antimicrobianoPlasma de oxigênioModificação a plasma de compósitos a base de celulose bacteriana e fosfato de prataPlasma modification of composites based on bacterial cellulose and silver phosphateinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALDISSERTAÇÃO_ FINAL_AMANDA_GENEROSO.pdfDISSERTAÇÃO_ FINAL_AMANDA_GENEROSO.pdfapplication/pdf4168880https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/588d23a4-18a3-41df-9d51-9cb6c0d378d6/downloadf13d49001a99cb31e66a3a495717394fMD51trueAnonymousREADCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8906https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/dd5c60ba-1050-4e7b-895f-c7e475b27a42/downloadfba754f0467e45ac3862bc2533fb2736MD52falseAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO_ FINAL_AMANDA_GENEROSO.pdf.txtDISSERTAÇÃO_ FINAL_AMANDA_GENEROSO.pdf.txtExtracted texttext/plain103115https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/bb426bba-be42-4c41-86fd-b331dc627a06/downloadfa05f4d964c7c0e2c8baf971e293fbf4MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_ FINAL_AMANDA_GENEROSO.pdf.jpgDISSERTAÇÃO_ FINAL_AMANDA_GENEROSO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5282https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/9ad9716c-ca26-4899-a748-71cec65b9dc6/download0732b1f75e90273d557b0aabdbfd5708MD54falseAnonymousREAD20.500.14289/231822025-12-12T03:06:31.204044Zhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/23182https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-12-12T03:06:31Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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