Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Teses - EE Higienópolis
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Navegando Engenharia de Materiais e Nanotecnologia - Teses - EE Higienópolis por Assunto "biomateriais"
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- TeseFilmes finos de ligas binárias Ti-Zr depositados por magnetron sputtering para aplicações biomédicasLustosa, Cícero Junior Rodrigues (2023-02-13)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Devido as suas excelentes propriedades como resistência à corrosão e baixa densidade, as ligas de titânio são amplamente usadas em próteses e outros acessórios implantáveis. Porém, a constituição química de algumas ligas pode culminar em inflamações em partes diferentes do corpo, provocando rejeição e complicações pós-operatórias. Uma forma eficiente de se resolver esse problema é o recobrimento dessas ligas com filmes finos de materiais biocompatíveis atóxicos. Nesse trabalho, foram estudados filmes finos da liga binária Ti-Zr depositados por reator de magnetron sputtering, no qual foram usadas fontes de corrente contínua (DC) e pulsada (do tipo HiPIMS) simultaneamente, onde os parâmetros da fonte DC foram mantidos constantes enquanto na fonte HiPIMS foram alteradas a largura de pulso e frequência, com intuito de otimizar propriedades ideais ao uso biomédico. As técnicas de caracterização escolhidas para estudar os filmes foram: Perfilometria, Difração de Raios X, Microscopia Eletrônica de Varredura, Espectroscopia por Dispersão de Raios X, Nanoindentação e Molhabilidade. Foram identificados dois picos cristalinos correspondentes a liga Ti-Zr por meio de DRX em todas as amostras, um deles referente a orientação preferencial no plano (002) e outro referente ao plano (200) com menor intensidade. Foram observadas espessuras de filme diferentes conforme alteram-se os parâmetros; baixas frequências resultaram em espessura menores, possivelmente devido à alta energia transmitida às partículas com as colisões no alvo, enquanto alterações na largura de pulso proporcionaram variações de espessuras que podem estar ligadas a ionizações de átomos ejetados dos alvos e devido a energia de colisão nos alvos. As durezas (Hit) de 7 a 10 GPa e módulos de elasticidade (Eit) entre 114 e 157 GPa foram obtidas em amostras produzidas com variações de frequência, intervalos que as amostras com largura de pulso entre 50µs e 200µs também estão, exceto o filme fino obtido a 250µs que apresentou alto valor de dureza (16 GPa) e módulo de elasticidade (195 GPa), além de alto desvio padrão, provavelmente pela instabilidade que existe na deposição com esse parâmetro. Já a Molhabilidade apresentou excelentes resultados com baixas frequências, colocando esses filmes finos como revestimentos promissores como proteção e auxiliares na osseointegração, devido a alta adesão evidenciada pelo baixo ângulo de contato. - TeseNanocompósito polimérico a base de poliuretano e óxido de grafeno para aplicação em dispositivo de assistência ventricular (DAV)Maestrelli, Lícia Maria D'Arezzo (2021-05-07)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Uma nova geração de nano materiais com estrutura grafítica como o grafeno e seus derivados (óxido de grafeno – GO e óxido de grafeno reduzido – rGO) tem sido exponencialmente estudada devido ao seu potencial de uso em diversas áreas, incluindo a área dos biomateriais. O objetivo deste trabalho é produzir nanopartículas na forma de GO com caraterísticas adequadas (dimensão lateral, quantidade de folhas empilhadas e nível de oxidação) para utilização como carga de reforço em um diafragma fabricado com policarbonato-uretano (PCU) apresentando elevado desempenho mecânico para ser utilizado em um dispositivo de assistência ventricular (DAV) pediátrico. Inicialmente foram produzidos dois tipos de GO com níveis de oxidação diferentes seguindo uma metodologia baseada na oxidação do grafite via Método de Hummers modificado. A caracterização desses materiais foi realizada por técnicas de análise termogravimétrica gravimétrica (ATG), difração de raios x (DRX), espectroscopia Raman e no infravermelho (FTIR), microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia de fótons excitados por raios x (XPS). Esses materiais apresentaram níveis de oxidação diferentes, e também possuem estruturas distintas em termos de tamanhos lateral e número de folhas empilhadas. Nanocompósitos PCU-GO foram produzidos por mistura em solvente aprótico utilizando os dois tipos de GO em concentrações em massa de 0,2%, 0,4% e 2,0%. Filmes poliméricos foram obtidos por evaporação do solvente, sendo esses caracterizados por calorimetria diferencial exploratória (DSC), análise dinâmico-mecânica (DMA), medidas de ângulo de contato, ensaios mecânicos de tração e microscopia eletrônica de transmissão (MET). Os resultados obtidos por DMA e DSC indicaram claramente que a atuação das partículas de GO ocorre principalmente junto aos segmentos rígidos da estrutura do PCU, devido à similaridade química polar dessas estruturas. As partículas de GO oxidado por duas horas (GO-II) inseridas na matriz de PCU apresentaram-se mais bem distribuídas e dispersas (especialmente em concentrações em massa inferiores, 0,2%), consequentemente, melhores respostas mecânicas para os nanocompósitos PCU-GO-II foram obtidas quando comparadas com os compósitos produzidos com o GO oxidado por 4 horas. Esse resultado é uma consequência do menor número de camadas empilhadas e maior grau de oxidação para o GO-II produzido que conduziu a uma melhor e maior área de interação polímero-partícula. O comportamento biológico do nanocompósito foi avaliado quanto a citotoxicidade e viabilidade celular, proliferação celular e adesão celular. Foram também medidos o tempo de resposta ao pulso de pressão e resistência `a fadiga no conjunto do DAV montado com diafragmas produzidos. Os resultados mostraram-se promissores para a produção de diafragmas com performance mecânica adequada para uso em dispositivos de assistência ventricular. - TeseSíntese, caracterização e comparação de uma matriz para Scaffold à base de Poli (L-Ácido Láctico) (PLA) estruturado com partículas de pseudoboemita (PB) e óxido de Grafeno (GO)Almeida, Fábio Jesus Moreira De (2021-12-09)
Escola de Engenharia Mackenzie (EE)
Em casos de ferimentos graves ou queimaduras, os enxertos artificiais de pele (scaffolds) são frequentemente substitutos necessários. Para não prejudicar o paciente ou o doador, são necessárias pesquisas em busca de heteroenxertos, formados por biomateriais que simultaneamente são biodegradáveis e bioabsorvíveis ao corpo humano, como é o caso do poli (L-ácido láctico) - PLA. Porém, os polímeros naturais, quando em contato com a pele, sofrem grande degradação em meios com grandes quantidades de carbono e água, possuem pouca durabilidade devido à sua baixa ductilidade e a temperatura corpórea acelera sua degradação. No trabalho proposto, foram obtidas e caracterizadas nanocargas de óxido de grafeno (GO) e pseudoboemita (PB) com o intuito de dispersá-las na matriz polimérica de PLA de forma a melhorar as propriedades mecânicas quanto à ductilidade e tenacidade, sem perder as propriedades térmicas. Posteriormente, as nanocargas híbridas foram dispersadas na matriz do poli (L-Ácido Lático) (PLA), formando os materiais para o arcabouço desejado. Assim sendo, nesta pesquisa, foram fabricados espécimes injetáveis de PLA puro, PLA aditivado com nanopartículas de GO e PLA aditivado com nanopartículas de PB. As caracterizações microestruturais e mecânicas realizadas nos corpos de prova, mostram que a adição com GO promove uma maior aumento de resistência ao impacto, maior tenacidade e ductilidade. As caracterizações térmicas dos corpos de prova, evidenciaram que a pseudoboemita aumentou a densidade do material, bem como seu calor específico e capacidade térmica, tornando-o mais resistente à exposição da temperatura corpórea.