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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.9.2014.tde-04022015-083712
Documento
Autor
Nome completo
Raquel Takaya
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2014
Orientador
Banca examinadora
Polakiewicz, Bronislaw (Presidente)
Kubrusly, Flavia Saldanha
Stephano, Marco Antonio
Título em português
Preparação e avaliações comparativas das propriedades físico-químicas entre os hidrogéis de poliacrilato de sódio e de ácido itacônico para potencial aplicação como biomaterial
Palavras-chave em português
Ácido itacônico
Biodegradabilidade
Biomateriais
Poliacrilato de sódio
Resumo em português
Introdução: Produtos confeccionados a partir de materiais não biodegradáveis têm trazido um grande problema para a sociedade nos dias de hoje. A facilidade de utilização e manipulação dos produtos descartáveis leva a um aumento do consumo, podendo gerar danos para o meio ambiente, quando não há forma eficiente para o tratamento do mesmo. Materiais como fraldas, absorventes e curativos são exemplos de bens de consumo que apresentam Poliacrilato de Sódio, o qual é um polímero superabsorvente não biodegradável, como o principal constituinte destes produtos. O Poliacrilato de Sódio tornou-se muito conhecido a partir da década de 80 quando as fraldas descartáveis começaram a ser comercializadas. Atualmente, são consumidas aproximadamente 18 bilhões de fraldas todos os anos, apenas nos Estados Unidos. Devido aos impactos ambientais que este composto tem gerado, a ciência tem buscado polímeros que possam substituir o Poliacrilato de Sódio nas suas principais características, como superabsorção e alta cinética de intumescimento. Objetivo: No âmbito de desenvolver materiais que possam substituí-lo, buscou-se, neste trabalho, um monômero que apresentasse, em sua molécula, a presença de cadeia carboxílica a qual é a parte altamente hidrofílica. Metodologia: Neste trabalho, foi explorado o monômero de ácido Itacônico como possível substituinte do Poliacrilato de Sódio. Esta substância, além de ser caracterizada pela presença de estruturas hidrofílicas, também é biodegradável. Foram feitas análises de grau de intumescimento do material tanto na forma de gel quanto na forma microgel. A morfologia e a biodegradabilidade do material também foram estudadas. Concomitantemente, foi realizada a padronização do Poliacrilato de sódio para que este fosse utilizado como instrumento comparativo para a avaliação do grau de intumescimento, morfologia e degradabilidade. Hidrogéis de ácido itacônico foram assim analisados e avaliados com o hidrogel de poliacrilato de sódio e os resultados comparados. Resultados: Embora o grau de intumescimento do gel de ácido itacônico não tenha alcançado o mesmo grau de intumescimento do gel de poliacrilato de sódio, os resultados foram bons, uma vez que houve grande absorção de solução pelo gel de ácido itacônico. Além disso, sua biodegradabilidade mostrou resultados fascinantes pela rapidez de degradação e formação de fungos nas amostras. Contudo, são necessários mais estudos, uma vez que a reprodutibilidade do grau de intumescimento do gel 12,5% não foi satisfatória em outros experimentos. Outro obstáculo encontrado no estudo foi a necessidade de se obter uma técnica melhor para a análise da cinética de intumescimento dos géis dos polímeros usados no estudo. A seleção de um polímero ou monômero ideal deve ser caracterizada pela superabsorção, alta cinética de intumescimento, baixo custo, curto tempo de manipulação, baixa toxicidade e biodegradabilidade. Embora as pesquisas sobre o ácido itacônico ainda se encontram em andamento, ele é considerado uma substância promissora para o futuro dos materiais biodegradáveis.
Título em inglês
Comparative evaluations and preparation of physical-chemical properties between sodium polyacrylate and itaconic acid hydrogels for potential application as biomaterial.
Palavras-chave em inglês
Biodegradability
Biomaterials
Itaconic acid
Sodium polyacrylate
Resumo em inglês
Introduction:Products made from non-biodegradable materials have brought a major problem for society. The easiness of the utilization and manipulation of disposable products leads to an increased consumption, and, consequently, damages to the environment. Besides, most of the discharged of these materials have no efficient treatment affecting the modern society. Materials such as diapers, sanitary napkins and dressings are examples of consumer goods which contain in their main structure sodium polyacrylate, a non-biodegradable superabsorbent polymer. Since 1980, sodium polyacrylate has become well known when disposable diapers began to be marketed. Nowadays, superabsorbent components mainly diapers are consumed in large scale reaching about 18 billion diapers consumed every year only in the U.S. Due to the environmental impacts that sodium polyacrylate has generated, science has sought polymers that can replace sodium polyacrylate in its main features such as high swelling degree and swelling kinetics. Goal: In the ambit to develop materials that can replace sodium polyacrylate, this work focuses on a monomer that has in its molecule, the presence of carboxylic chain which is a highly hydrophilic part. Methodology: In this work it was searched the monomer of itaconic acid as a possible material to replace sodium polyacrylate. This monomer not only has hydrophilic structure in its molecule, but also is biodegradable. During the program, it was made analyses of swelling degree both in gel and in microgel forms. The morphology of its structure and the biodegradability were also studied. Concomitantly, it was made the standardization of sodium polyacrylate to be utilized as a comparative instrument assessing the high swelling degree, morphology and degradability. Itaconic acid hydrogels were analyzed and assessed and the outcomes compared with sodium polyacrylate. Results: Although the swelling degree of itaconic acid has not reached similar results to sodium polyacrylate, the results can still be considered good since the swelling degree of itaconic acid was high. Furthermore, its biodegradability showed excellent results due to the short time of degradation and fungus formation in all samples. However, more studies are necessary, inasmuch as the reproducibility of swelling degree of the itaconic acid 12.5% gel was not satisfactory enough in other experiments. Another obstacle encountered in the study has been the need for a more precise technique for the analysis of the swelling kinetics of the polymers used. The selection of an ideal polymer must present high swelling degree, high kinetics of swelling, low cost, short handling time, low toxicity and high biodegradability. Although the researches about the Itaconic acid have still been undertaken, it is considered a promising substance for the future of biodegradable material.
 
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Data de Publicação
2015-03-17
 
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