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dc.contributor.advisor1Rodrigo Lambert Oréficept_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4612177644565039pt_BR
dc.contributor.referee1Eliane Ayrespt_BR
dc.contributor.referee2Talita Martinspt_BR
dc.contributor.referee3Juliano Elvis de Oliveirapt_BR
dc.contributor.referee4André Ricardo Fajardopt_BR
dc.creatorMonique de Alvarenga Pinto Cotrimpt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/7831538352251111pt_BR
dc.date.accessioned2021-07-13T16:31:38Z-
dc.date.available2021-07-13T16:31:38Z-
dc.date.issued2020-07-28-
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/1843/36718-
dc.description.abstractBiotextiles are an emergent field within biomaterials. Due to inherent properties such as lightweight, resistance, and tunability, this kind of structure can resemble biological tissues and be used to treat damaged body parts. In addition to that, textiles are flexible and able to adapt to complex anatomy. Biotextiles are primarily built from fibers, which can be natural, metallic, and synthetic, and combined into it randomly structures (nonwoven) or assembling it into oriented structures, such as yarns. In biomaterials, fiber orientation can act as a topographic clue that can contribute to cell adhesion. In this context, the present project proposed the development of continuous electrospun nanofiber yarns (NF-Ys), based on Polycaprolactone/silk/Carbon Quantum Dots (CDs) to be used in biotextiles. PCL/S micro/nanofibers can provide an interesting combination of mechanical properties and bioactivity. The present work was divided into three stages. Firstly, it investigated the effect of compositional and processing parameters, such as silk content (0-70%), flow rate, and rotatory collector speed on nanofibers morphology, tensile properties, and processability. Among the PCL/S formulations tested, PCL/S 50:50 demonstrated the most adequated balance between processability (continuity of electrospinning without breakage), tensile properties, and morphology. In the second phase, CDs were synthesized by microwave pyrolysis using silk protein as a precursor. CDs were investigated by TEM, FTIR, RMN, UV-Vis, and fluorescence assay. Highly fluorescent CDs were obtained with a mean diameter of 9,4 nm and having amide, amine, and carboxyl groups on the surface. The CDs were incorporated (0-3% w/w) to PCL/silk solution and electrospun into NF-Ys, and the resultant materials evaluated by SEM, mechanical tests, FTIR, Fluorescence and, biological assay (MTT). The addition of CDs to PCL/S NF-Ys resulted in highly fluorescent structures, contributed to increasing strength (1-2% CDs), and reduction of nanofiber diameter. NF-Y PCL/S 1% CDs had the best results considering fluorescence emission, and mechanical properties. In addition to that, PCL/S/CDs NF-Ys demonstrated low cytotoxicity, with cell viability results above 80%. In the last stage of this work, a biotextile prototype was knitted using an i-cord domestic device and PCL/S 1% CD. Such yarns show the potential to be assembled into larger structures such as biotextiles, with possible multi functionalities such as antimicrobial, and biosensing. By using a biomacromolecule that possesses outstanding mechanical properties, combined to a ductile polymer and highly fluorescent nanoparticles, it was proposed the production of fluorescent, resistant, biodegradable and biocompatible nanofiber yarns.pt_BR
dc.description.resumoBiotêxteis constituem uma classe emergente dentro do campo de biomateriais. Devido a características intrínsecas, como leveza, resistência, adaptabilidade, esse tipo de estrutura pode imitar tecidos biológicos e ser empregada no reparo de regiões danificadas do corpo. A estrutura primária de um biotêxtil baseia-se em fibras, sendo que essas podem ser de origem natural, metálica, sintética, e processadas em estruturas não ordenadas (tecido não tecido) ou orientadas, como fios. Em biomateriais, a orientação das fibras pode atuar como sinalizador topográfico favorecendo a adesão celular ao material. Nesse contexto, o presente projeto investigou o desenvolvimento de fios contínuos de nanofibras eletrofiadas (NF-Y) a partir da blenda policaprolactona/seda (PCL/S) incorporada com pontos quânticos de carbono (CDs) com o propósito de aplicação em biotextil Micro/nanofibras da blenda PCL/S tem sido investigadas para aplicação biomédica, devido a combinação interessante entre propriedades mecânicas e bioatividade. Na primeira etapa do trabalho, foram investigados os efeitos na morfologia, resistência e processabilidade dos NF-Ys decorrentes da adição de seda (0-70%), variação da taxa de ejeção e velocidade de rotação funil coletor. Dentre as blendas investigadas, a proporção de PCL/S 50:50 demonstrou o melhor balanço entre processabilidade (continuidade do processo sem quebras recorrentes), propriedades mecânicas, maior uniformidade nos resultados e morfologia. Na segunda etapa, foi realizada a síntese dos CDs empregando proteína de seda como precursor e pirolise em micro-ondas, sendo o material obti do caracterizado por FTIR, RMN, UV-Vis, Fluorescência e MET. CDs com elevada fluorescência, diâmetro médio em torno de 9,4 nm e com grupamentos amina, amida e carboxila na superfície foram obtidos. Em seguida, os CDs foram incorporados (0-3% m/m) a solução de PCL/S 50:50 e eletrofiados em NF-Y a partir dos parâmetros estabelecidos na primeira etapa. Os NF-Ys PCL/S/CDs foram investigados por MEV, ensaios mecânicos, FTIR, ensaios de fluorescência e ensaio biológico. A adição de CDs aos NF-Ys de PCL/S resultou em estruturas com elevada fluorescência, contribuiu para o aumento da resistência mecânica (adição 1-2% CDs), e redução do diâmetro das nanofibras.Os melhores resultados em relação a intensidade da emissão fluorescente e resistência mecânica foram obtidos nos NF-Ys PCL/S 1% CDs. Somado a isso, os NF-Ys PCL/S/CDs apresentaram baixa toxicidade com resultados de viabilidade celular acima de 80%, mesmo quando o maior conteúdo de CDs (3% m/m) foi testado. Na última etapa do trabalho foi desenvolvido um protótipo de biotextil através da técnica de tricotagem em um dispositivo doméstico de i-cord. Os NF-Y desenvolvidos demonstraram potencial para serem empregados em biotêxteis, com várias possíveis funcionalidades como biosensor e atividade antimicrobiana. Através do uso de uma biomacromolécula que possui excelente desempenho mecânico, associada a um polímero sintético dúctil e biocompatível, e nanopartículas capazes de emitir fluorescência, buscou-se o desenvolvimento de um material têxtil, resistente, biodegradável, biocompatível e multifuncional.pt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Geraispt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de Minaspt_BR
dc.publisher.initialsUFMGpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectBiotêxtilpt_BR
dc.subjectPCL/sedapt_BR
dc.subjectFios contínuos de nanofibraspt_BR
dc.subjectFluorescênciapt_BR
dc.subjectPontos quânticos de carbonopt_BR
dc.subject.otherMateriaispt_BR
dc.subject.otherCiência dos materiaispt_BR
dc.subject.otherSedapt_BR
dc.subject.otherFluorescênciapt_BR
dc.subject.otherCarbonopt_BR
dc.titleProdução de fios contínuos a partir de nanofibras de policaprolactona/seda contendo pontos quânticos de carbono para aplicação em biotêxtilpt_BR
dc.typeTesept_BR
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