UFA

Alguns resultados já foram obtidos em amostras (películas geralmente finas) preparadas por radiação UV. Recentes trabalhos provaram que a irradiação gama, juntamente com procedimentos clássicos, nomeadamente os utilizados em alkoxides, conduzem a materiais com uma gama diversificada de propriedades. Esta combinação de técnicas é extremamente prometedora como método inovador, como meta para atingir as propriedades materiais de Taylor. As amostras de teste (que provaram ser homogéneas à escala nanométrica) foram obtidas com propriedades diversificadas (mecânico, térmico, óptico, etc.), desde as características dos vidros convencionais às dos típicos materiais flexíveis (elastómetros), dependendo do protocolo de preparação e da relação constituinte orgânico/inorgânico. Prevê-se para estes materiais, uma escala de utilização grande.

Com o actual projecto, pretende-se desenvolver novos protocolos para a preparação da amostras quer por na irradiação gama quer utilizando o método dos alkoxides, o que permitirá a obtenção de amostras com propriedades previsíveis e sua reprodução. O estudo prevê a caracterização de materiais com um constituinte inorgânico, como o SiO2 ou (100-x)SiO2.xMO2 (M=Ti, Zr), e um constituinte orgânico de material polimérico, como o PDMS, ligados entre si pela valência. Serão testados diferentes protocolos de irradiação, na preparação de amostras de materiais híbridos, que poderão ir da simples técnica de irradiação sucessiva das misturas obtidas nas amostras às mais elaboradas técnicas envolvendo pré-irradiação, por forma à obtenção de uma rede aleatória simples do polímero, que será sujeito posteriormente aos métodos típicos do processamento sol-gel puro. Visto que a estabilidade a longo prazo de um material é limitada em virtude de variações localizadas nas propriedades físico-químicas da superfície e por relações internas do material, pretende-se a produção de estruturas homogéneas ou delas derivadas a escalas extremamente finas (10-100nm). A caracterização da micro estrutura a esta escala espacial é um factor muito importante. A dispersão de neutrões a pequenos ângulos (SEM), provou ser uma das técnicas mais apropriadas para tal caracterização. Serão realizadas medidas SANS, usando variação do contraste, em amostras em estágios de processamento diferentes, afim de se acompanhar o desenvolvimento da rede modificada. A caracterização da micro-estrutura dos produtos finais será complementada por microscopia de electrões (SEM) e por espectroscopia da aniquilação de positrões (PAS), com a finalidade de se aumentar o âmbito da informação espacial obtida com distâncias maiores e menores, respectivamente. A caracterização das amostras será terminada pela medida das propriedades macroscópicas (por exemplo densidade, micro abrasão e área de superfície específica), usando técnicas convencionais.

Alguns dos materiais que foram preparados por irradiação, a partir da mistura dos derivados, são mostrados nas fotos abaixo.

Fig. 1 – Materiais híbridos de composição diferente preparados por irradiação gama, sem adição de qualquer outro produto químico.

Fig. 2 – Amostras de composição 20%PDMS+73%TEOS+7%PrZr, preparadas por radiação gama, após tratamento calorimétrico a diferentes temperaturas.

Desenvolvimento de Polímeros Biodegradáveis

A selecção dos materiais para bio aplicações exige considerações apropriadas de propriedades mecânicas, físicas e biológicas, e muito raramente um único material natural ou sintético apresenta todas as propriedades adequadas. Tem-se usado o processo de copolimerização induzida por radiação gama, de uma fonte 60Co, na transplantação de 2 filiais hydroxyethyl do methacrylate (HEMA) em películas do polietileno de baixa densidade (LDPE), a fim melhorar suas propriedades hidrófilas e adequar o material a bio-aplicações.

Os protocolos da preparação de amostras foram seleccionados dos estudos cinéticos precedentes, a fim de obter películas com rendimentos de transplantação elevados. As películas copoliméricas obtidas do pE-g-HEMA foram caracterizadas por técnicas da análise térmica (DSC e TGA) e por espectroscopia infravermelha de Fourier (FTIR). Os resultados obtidos mostraram que, após a irradiação, há alguma perda de cristalinidade da estrutura do copolímero, mas mantém a boa estabilidade térmica. A avaliação da quantidade de água da amostra mostrou haver níveis da hidratação da ordem dos 95%, com uma relação-hidratação média do 1:5, pelo que o seu uso como bio materiais se mostra promissor.

Realizaram-se ainda outros trabalhos envolveram o estudo da permeabilidade da hemólise e do oxigénio, nas películas preparadas, assim como a aplicação de técnicas desenvolvidas baseadas em polietileno, nomeadamente, tubos lineares flexíveis do polietileno de baixa densidade (LDPE).

Nos trabalhos efectuados, usando o methacrylate 2-hydroxyethyl (HEMA) como transplantador do monómero,  conseguiu-se aperfeiçoar a preparação de novas películas de copoliméricas com baixa  densidade de polietileno  (LDPE), por meio da irradiação de 60Co. As películas assim obtidas mostraram, a uma escala macroscópica, uma distribuição homogénea da opacidade??? (independente do grau de ???) e uma hidratação da ordem dos 95%. Esta caracterização foi feita usando a microssonda nuclear (NM), a microscopia atómica  (AFM) e a microscopia de varrimento de electrões  (SEM). Estas técnicas provaram ser muito importantes para a caracterização elementar e topográfica da película. A análise elementar efectuada pelo nanómetro, usando PIXE (emissão induzida protão do raio X), permite a avaliação do risco toxicológico nas utilizações possíveis das películas novas. Na despistagem da contaminação, verificou-se existir elementos mais pesados do que Si (Ca, Cl, Fe, K, P, S; O Si e o Zn), cujas concentrações não oferecem qualquer risco toxicológico.

As técnicas por AFM e por SEM revelaram a topografia e a estrutura 3D porosa do poliHEMA na superfície, que cresce sobre a matriz da película de LDPE. A configuração porosa observada na distribuição e suas dimensões (Ø = [0.405µm - 5.517µm] asseguram a permeabilidade do oxigénio. A análise morfológica permitiu informar sobre processos de cisão encadeados transplantados poliHEMA, que parece ocorrer quando a dose de radiação crescente acima de um determinado ponto inicial. Os restantes trabalhos envolveram  testes à biocompatibilidade (estudos da hemólise e de trombo-resistência) das películas preparadas, assim como a aplicação da técnica desenvolvida a suportes de polietileno pré-configurados.

1. Película matriz LDPE (não irradiado); 2. Película PE-g-HEMA (25h; 237%); 3. Película (30h; 403%);  4. Película PE-g-HEMA (35h; 166%); 5. Película PE-g-HEMA (40h; 163%).

Figura: Micrografia SEM da película de LDPE (500×) e das películas copoliméricas de pE-g-HEMA (2000×).

2. Equipamentos e Infraestruturas

Principais equipamentos e laboratórios operados pelo grupo:

• Espectrómetro a Pequenos Ângulos (EPA)
• Difractómetro de Neutrões a 2-Eixos (DIDE)
• Difractómetro de Tempo-de-Voo (ETV)
• Laboratório de Caracterização de Polímeros

2. Prestação de Serviços

Serviços regulares prestados:

• Análise de Polímeros (mais informação em pdf)
• Determinação de Elementos Traço por Electrodeposição (ver descrição do equipamento)

Como encomendar:

Enviar pedido por correio, fax ou e-mail para: Ana Faria (ext. 6073).