Filmes plásticos sustentáveis carregados com nanopartículas de nióbio/doxiciclina: com atividade antimicrobiana, caracterização e prospecção tecnológica
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Leticia Regina de Souza Teixeira
Ana Paula de Carvalho Teixeira
Ana Paula de Carvalho Teixeira
Resumo
Em 2021, a Embapel (empresa facilitadora na ligação entre resíduos recicláveis e industrias que reciclam), apresentou um ranking dos países que mais aproveitam os resíduos plásticos no mundo, onde o Brasil ocupou umas das últimas colocações na lista, mostrando que o país só recicla 3% do plástico produzido. Essa situação preocupante traz a urgência de desenvolver tecnologias que permitam criar novos processos, e novos materiais plásticos sustentáveis feitos de fontes renováveis, substituindo os precursores derivados de recursos fósseis para o aproveitamento de materiais residuais. A presente dissertação tem como objetivo a preparação e caracterização de filmes plásticos sustentáveis feitos a partir de rejeitos provenientes das indústrias de biocombustíveis e do couro como matrizes, para a liberação de antimicrobianos como nanopartículas de nióbio e doxiciclina, sendo obtidos os filmes plásticos: com nióbio (P-Nb), com nióbio/doxiciclina (P-Nb/Dox) e com doxiciclina (P-Dox). Ainda foi feita uma prospecção tecnológica por meio de patentes e artigos. Os materiais preparados foram caracterizados com técnicas físico-químicas de análise como FT-IR, MEV, Ângulo de contato e propriedades mecânicas. As micrografias do MEV dos filmes mostram uma morfologia fibrosa e homogênea. Os espectros FT-IR dos reagentes e dos filmes apresentaram bandas característicos dos grupos funcionais dos materiais de partida. Foram obtidos ângulos de contato de 26,16º sugerindo o carácter hidrofílico nos filmes. O filme P-Nb/Dox mostrou maior resistência de ruptura em comparação aos plásticos controle. O filme P-Nb/Dox mostrou maior atividade antibacteriana para S. aureus com MIC de 2,8 μg/ml inibindo 99% do que o filme P-Dox com MIC de 5,6 μg/ml inibindo 94%. Por outro lado, o estudo do estado da arte e da técnica usando bases de dados de artigos e patentes revelaram que a tecnologia dos filmes plásticos com nanopartículas de nióbio e doxiciclina visando atividade antimicrobiana se encontra em um estágio de maturidade de desenvolvimento tecnológico embrionário TRL 2-3, bem como o mercado relacionado a essa tecnologia está em um estágio novo e ainda em desenvolvimento.
Abstract
In 2021, Embapel (a company facilitating the connection between recyclable waste and recycling industries) presented a ranking of countries that make the most of plastic waste in the world, where Brazil ranked among the lowest in the list, indicating that the country only recycles 3% of the produced plastic. This concerning situation highlights the importance of developing technologies that enable the creation of new processes and sustainable plastic materials generated from renewable sources, replacing precursors derived from fossil resources to utilize residual materials. The present dissertation aims to prepare and characterize sustainable plastic films made from waste materials from biofuel and leather industries as matrices for the release of antibacterial such as niobium nanoparticles and doxycycline, resulting in the plastic films: with niobium (P-Nb), with niobium/doxycycline (P-Nb/Dox), and with doxycycline (P-Dox). Additionally, a technological prospecting was conducted through patents and articles. The prepared materials were characterized using physical-chemical analysis techniques such as FT-IR, SEM, contact angle, and mechanical properties. The SEM micrographs of the films revealed a fibrous and homogenous morphology. The FT-IR spectra of the reagents and films exhibited characteristic peaks that were indicative of the starting materials' functional groups. Contact angle measurements of 26.16o suggested a hydrophilic character in the films. The P-Nb/Dox film demonstrated higher tensile strength compared to the control plastics. Moreover, the P-Nb/Dox film exhibited greater antibacterial activity against S. aureus with a minimum inhibitory concentration (MIC) of 2.8 g/ml, inhibiting 99%, while the P-Dox film showed an MIC of 5.6 g/ml, inhibiting 94%. On the other hand, the study of the state of the art and the technique using databases of articles and patents revealed that the technology of plastic films with niobium nanoparticles and doxycycline for antibacterial activity is at a stage of embryonic of technological development TRL2- 3, and the market related is still new and in development.
Assunto
Inovações tecnológicas, Nanotecnologia, Resíduos industriais – Reaproveitamento, Filmes plásticos, Nióbio, Desenvolvimento sustentável, Nanopartículas, Agentes antibacterianos, Propriedade intelectual, Difusão de inovações
Palavras-chave
Nanopartículas de nióbio, Reúso de resíduos industriais, Atividade antibacteriana, Economia circular, Sustentabilidade, Prospecção tecnológica