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https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6410
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Síntese e Caracterização de Membranas Poliméricas Baseadas em PVA/F127/Grafeno para Aplicações Biomédicas |
Título(s) alternativo(s): | Synthesis and Characterization of PVA/F127/Graphene-Based Polymeric Membranes for Biomedical Applications |
Autor: | RATES, Erick Rafael Dias ![]() |
Primeiro orientador: | ALENCAR, Luciana Magalhães Rebelo |
Primeiro coorientador: | SILVA, Luzeli Moreira da |
Primeiro membro da banca: | ALENCAR, Luciana Magalhães Rebelo |
Segundo membro da banca: | ROCHA, Maria Valderez Ponte |
Terceiro membro da banca: | SILVA, Luzeli Moreira da |
Resumo: | O uso de polímeros em aplicações biomédicas tem se destacado pela versatilidade na modificação de propriedades estruturais e físico-químicas. Dentre esses materiais, o álcool polivinílico (PVA) é amplamente empregado por sua biocompatibilidade, resistência mecânica e hidrofilicidade. Outro candidato promissor é o copolímero Pluronic F127 (F127), que apresenta comportamento termossensível e capacidade de atuar como nanocarreador, favorecendo a liberação controlada de fármacos. Quando combinado ao grafeno, uma nanofolha composta por átomos de carbono, o sistema exibe melhorias na estabilidade, responsividade e eficiência de entrega. Embora a literatura reporte o desempenho de sistemas binários PVA/F127 ou PVA/grafeno, a formulação ternária envolvendo os três componentes permanece pouco explorada. Essa abordagem representa um avanço relevante ao reunir, em uma única matriz, propriedades estruturais, funcionais e mecânicas ajustáveis para aplicações tópicas. Neste trabalho, foi desenvolvida uma membrana por solvent casting composta por PVA, F127 e grafeno encapsulado em diferentes proporções, com foco na otimização de propriedades morfológicas e físico-químicas. O PVA atua como matriz polimérica, enquanto F127/grafeno forma nanoestruturas dispersas ao longo da membrana, induzindo alterações morfológicas caracterizadas pela presença de poros, conforme revelado por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Microscopia de Força Atômica (AFM). A variação na concentração do copolímero leva à redução da cristalinidade, porém menos acentuada nas amostras com grafeno devido ao surgimento de seu pico característico na Difração de Raios X (DRX). Com o aumento do caráter amorfo, observa-se um efeito de plastificação mais pronunciado, refletido na redução do módulo de Young, aumento da deformação à tração e queda da resistência à ruptura. Embora não tenham sido detectadas alterações significativas nas vibrações dos grupos funcionais entre as formulações, conforme demonstrado pelas espectroscopias Raman (ER) e Infravermelho (IR), foi observada intensificação das interações de curto alcance pelas forças de adesão no experimento de AFM. Tal comportamento favorece a molhabilidade das membranas, evidenciada pela diminuição do ângulo de contato com o aumento do F127, com ou sem grafeno. Tal comportamento está associado à transição para o estado de gel em presença de umidade, promovendo adesão eficiente ao tecido cutâneo. Portanto, a integração inédita entre PVA, F127 e grafeno permitiu o desenvolvimento de membranas com estrutura e desempenho otimizados, com potencial promissor para aplicações em dispositivos biomédicos de uso tópico. |
Abstract: | The use of polymers in biomedical applications has stood out due to their versatility in modifying structural and physicochemical properties. Among these materials, polyvinyl alcohol (PVA) is widely employed for its biocompatibility, mechanical strength, and hydrophilicity. Another promising candidate is the copolymer Pluronic F127 (F127), which exhibits thermosensitive behavior and the ability to act as a nanocarrier, thus favoring controlled drug release. When combined with graphene, a nanosheet composed of carbon atoms, the system exhibits enhanced stability, responsiveness, and delivery efficiency. Although the literature reports the performance of binary systems such as PVA/F127 or PVA/graphene, the ternary formulation involving all three components remains scarcely explored. This approach represents a significant advancement by integrating, within a single matrix, adjustable structural, functional, and mechanical properties for topical applications. In this study, a membrane was developed using solvent casting, composed of PVA, F127, and encapsulated graphene in varying proportions, with a focus on optimizing morphological and physicochemical properties. PVA acts as the polymer matrix, while the F127 and graphene combination forms nanostructures dispersed throughout the membrane, inducing morphological alterations characterized by the presence of pores, as revealed by Scanning Electron Microscopy (SEM) and Atomic Force Microscopy (AFM). Increasing the concentration of the copolymer led to reduced crystallinity, although this effect was less pronounced in samples containing graphene due to the appearance of its characteristic peak in X ray Diffraction (XRD) analysis. As the amorphous character increased, a more pronounced plasticizing effect was observed, reflected in the reduction of Young’s modulus, increased tensile strain, and decreased tensile strength. Although no significant changes in the vibrational modes of functional groups were detected among the formulations according to Raman (RS) and Infrared (IR) spectroscopy, an intensification of short range interactions was evidenced by increased adhesion forces in AFM experiments. This behavior favors membrane wettability, as indicated by a decrease in contact angle with increasing F127 content, with or without graphene. Such behavior is associated with the transition to a gel state in the presence of moisture, promoting efficient adhesion to skin tissue. Therefore, the unprecedented integration of PVA, F127, and graphene enabled the development of membranes with optimized structure and performance, showing great potential for application in topical biomedical devices. |
Palavras-chave: | PVA; F127; Grafeno; Membrana Polimérica PVA; F127; Graphene; Polymeric Membrane |
Área(s) do CNPq: | Biomateriais e Materiais Biocompatíveis |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal do Maranhão |
Sigla da instituição: | UFMA |
Departamento: | DEPARTAMENTO DE FÍSICA/CCET |
Programa: | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
Citação: | RATES, Erick Rafael Dias. Síntese e Caracterização de Membranas Poliméricas Baseadas em PVA/F127/Grafeno para Aplicações Biomédicas. 2025. 147 f. Dissertação( Programa de Pós-graduação em Ciência dos Materiais/CCSST) - Universidade Federal do Maranhão, Imperatriz, 2025. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/6410 |
Data de defesa: | 3-Jul-2025 |
Aparece nas coleções: | DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS/CCSST |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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Erick Rafael Dias Rates.pdf | Dissertação de Mestrado | 5,06 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar |
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