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Desenvolvimento e caracterização de compósitos de PLA/PBAT e biovidro com propriedades bioativas
Gabriela Banin Mazzali, Lidiane Cristina Costa

Última alteração: 2021-02-25

Resumo


Com o aumento da necessidade de procedimentos ortopédicos, novos implantes têm sido desenvolvidos. Uma das formas de se produzir biomateriais para essa aplicação é a produção de compósitos a base de polímeros/cargas cerâmicas bioativas via manufatura aditiva. Dentre os polímeros disponíveis para compor a matriz dos biocompósitos, destaca-se o uso do PLA (poliácido láctico). No entanto, estudos recentes mostram que adição de pequenas quantidades de biosilicato causam uma severa degradação no polímero, impossibilitando a conformação por manufatura aditiva [1-4]. Dessa forma, com o intuito de controlar a degradação do PLA, este estudo propôs o desenvolvimento de compósitos com a utilização da blenda de PLA/PBAT (Ecovio®) na presença de Biosilicate®, com potenciais características para serem conformados através da manufatura aditiva FDM. A metodologia do trabalho consistiu na obtenção dos compósitos contendo Ecovio® e 1%, 5% e 10% em massa de vitrocerâmica, via reometria de torque. A caracterização térmica foi feita via Calorimetria exploratória diferencial (DSC). Para avaliação do comportamento reológico, foi utilizado um reômetro de placas paralelas. Além disso, foi realizada a moldagem por compressão para produzir as peças que seriam utilizadas no ensaio de bioatividade em SBF, realizado com 3 períodos diferentes: 14, 28 e 56 dias. Foi também utilizado MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) para observar o crescimento celular na superfície das amostras retiradas do SBF, e para analisar a imiscibilidade da blenda.

Através do ensaio de DSC foi possível confirmar que a blenda utilizada é imiscível, já que foram obtidas duas temperaturas de fusão diferentes, uma para os cristais do PLA e outra para fusão dos cristais de PBAT. Pela reometria de torque, foi possível averiguar que a presença de 10% de biovidro no Ecovio aumenta razoavelmente o torque do material em comparação às outras composições. Ao relacionar o torque como sendo uma resposta indireta da viscosidade do material, constatou-se que o Ecovio não sofre acentuada degradação com a presença do biovidro. Pela reometria de placas paralelas, foi possível observar que a diminuição da viscosidade dos compósitos é significativamente pequena, quando comparado ao Ecovio puro.Por fim, através das imagens obtidas no MEV foi possível confirmar a imiscibilidade da blenda, através da observação de partículas esféricas de PBAT inseridas na matriz de PLA. Entretanto, não foi possível concluir se, mesmo após 56 dias do SBF, houve crescimento celular na superfície dos corpos de prova.

Portanto, através deste estudo foi possível concluir que a presença do PBAT na blenda comercial Ecovio reflete no aumento da resistência à degradação do PLA, na presença do biosilicato. A adição de até 10% de biovidro não causou significativas diminuições de torque na blenda polimérica, o que é relacionado com uma relativa permanência da viscosidade e, ainda mais, da massa molar desse material. Dessa forma, é possível concluir que a blenda polimérica de PLA/PBAT não sofreu significativas degradações com a inserção do reforço cerâmico, sugerindo que os compósitos estudados apresentam características reológicas para serem aplicados em manufatura aditiva. Além disso, foi possível confirmar a imiscibilidade da blenda através da caracterização por MEV.


Palavras-chave


Biocompósito, Blenda PLA/PBAT, Biosilicato

Referências


  1. BACKES, E., et al. Analysis of the Degradation During Melt Processing of PLA/Biosilicate® Composites. Journal of composities Science, v. 3, p 52. May 2019.
  2. SIGNORI, F., et. Al. Thermal degradation of poly(lactic acid) (PLA) and poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) and their blends upon melt processing. Polymer Degradation and Stability, v. 94, p. 74 – 82, 2009.
  3. AL-ITRY, R., et. Al. Rheological, morphological, and interfacial properties of compatibilized PLA/PBAT blends. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2014.
  4. KORPELA, J., et al. Biodegradable and bioactive porous scaffold structures prepared using fused deposition modeling. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, Hoboken, v. 101, n. 4, p. 610-619, may 2013.