Desenvolvimento de nanocompósitos para impressão 3D visando à fabricação de dispositivos médicos resistentes às bactérias de ambientes hospitalares
| dc.contributor.advisor | Castro e Silva, Cecilia de Carvalho | |
| dc.contributor.author | Bozzo, Stella Bruno | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-21T17:38:37Z | |
| dc.date.available | 2025-03-21T17:38:37Z | |
| dc.date.issued | 2024-08-22 | |
| dc.description.abstract | A presença de bactérias em ambientes hospitalares pode provocar quadros de infecções, prejudicando o tratamento dos pacientes e em muitos casos, podem causar infecções generalizadas, levando os pacientes a óbito. Neste sentido é muito importante desenvolver dispositivos médicos resistentes ao desenvolvimento de biofilmes bacterianos. Com base no exposto acima, este trabalho se dispõe a realizar o preparo de nanopartículas de prata (AgNPs) in-situ em resinas poliméricas biocompatíveis, visando à impressão 3D (via estereolitografia) de materiais resistentes à formação de biofilmes da bactéria gram-negativa Pseudomonas aeruginosa com duas cepas distintas: Pa01 e Pa17. Para complementar o estudo, também foi examinada a atividade antibacteriana dos nanocompósitos (Resina_AgNPs) preparados frente às bactérias Staphylococcus aureus e Escherichia coli.Foi avaliada a incorporação de diferentes concentrações de íons Ag+ nas resinas poliméricas, (75, 125, 250, 500 e 1000 ppm) objetivando à formação de AgNPs. A efetividade da formação das AgNPs na resina polimérica (adição) para impressão 3D foi avaliada via espectroscopia de absorção na região do Ultravioleta-Visível, antes e após a impressão dos corpos de prova, onde foi observado uma absorção máxima em um comprimento de onda de 420 nm. Os corpos de prova do nanocompósito formado R_AgNPs foram caracterizados em relação às suas propriedades mecânicas, por testes microbiológicos, liberação de íons Ag+ por 24 horas e citotóxicos. Foi realizada Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier para identificar a composição química da resina biocompatível,sendo obtido polimetilmetacrilato (PMMA). Os ensaios mecânicos demostraram que a incorporarão de AgNPs na resina de impressão 3D, causa uma pequena perda à resistência a tração, sendo esta mais pronunciada na amostra contendo R_AgNPs5 com 27,28 ± 2,17 MPa. Há aumento da zona elástica nas amostras com AgNPs. Os testes microbiológicos mostraram que o nanocompósito R_AgNPs5, em contato com a suspensão bacteriana para as bactérias Pseudomonas aeruginosa cepas PaO1 e Pa17, apresentou propriedade bacteriostática, liberando [Ag+] 5,02 ± 0,38 μg/mL. As amostras R_AgNPs3 ([Ag+] 1,39± 0,52 μg/mL), R_AgNPs4 ([Ag+] 2,42 ± 0,36 μg/mL) e R_AgNPs5 ([Ag+] 5,02 ±0,38 μg/mL) apresentaram para S. aureus efeito bactericida e R_AgNPs2 ([Ag+] 1,36 ± 0,20 μg/mL) efeito bacteriostático. Para E. coli, as amostras R_AgNPs4 e R_AgNPs5 efeito bactericida e a amostra R_AgNPs3 efeito bacteriostático. O teste de citotoxicidade indicou toxicidade do solvente álcool isopropílico utilizado para a homogenização do AgNO3. O teste de liberação de íons Ag+ apresentou maior liberação em amostras com concentrações maiores de prata. Estes resultados demonstram que o nanocompósito resina-AgNPs preparado apresentou elevado potencial para ser empregado na impressão 3D, por estereolitografia, com propriedades bactericidas. | |
| dc.description.sponsorship | CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível | |
| dc.identifier.uri | https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/40278 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher | Universidade Presbiteriana Mackenzie | |
| dc.subject | nanopartícula de prata | |
| dc.subject | , impressão 3D | |
| dc.subject | nanocompósito | |
| dc.subject | atividade antimicrobiana | |
| dc.subject | citotoxidade | |
| dc.subject | aplicações médicas | |
| dc.subject | alternativas à resistência bacteriana | |
| dc.title | Desenvolvimento de nanocompósitos para impressão 3D visando à fabricação de dispositivos médicos resistentes às bactérias de ambientes hospitalares | |
| dc.type | Dissertação | |
| local.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6889517148629242 | |
| local.contributor.advisorOrcid | https://orcid.org/0000-0003-3933-1838 | |
| local.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/7729070728134803 | |
| local.contributor.board1 | Ribeiro, Helio | |
| local.contributor.board1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0766240077339002 | |
| local.contributor.board2 | Freitas, Lucas Freitas de | |
| local.contributor.board2Lattes | http://lattes.cnpq.br/0235259916485546 | |
| local.contributor.board2Orcid | https://orcid.org/0000-0001-7934-9421 | |
| local.contributor.coadvisor | Ferreira, Aryel Heitor | |
| local.contributor.coadvisorLattes | http://lattes.cnpq.br/3290114993095133 | |
| local.description.abstracten | The presence of bacteria in hospital environments can lead to infections, compromising patient treatment and, in many cases, causing widespread infections that can result in patient death. Therefore, it is crucial to develop medical devices resistant to the development of bacterial biofilms. Based on the above, this work aims to prepare silver nanoparticles (AgNPs) in-situ in biocompatible polymeric resins for 3D printing (via stereolithography) of materials resistant to biofilm formation by the gram-negative bacterium Pseudomonas aeruginosa with two distinct strains: Pa01 and Pa17. To complement the study, the antibacterial activity of the prepared nanocomposites (Resin_AgNPs) was also examined against the bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli. The incorporation of different concentrations of Ag+ ions into the polymeric resins (75, 125, 250,500, and 1000 ppm) was evaluated to achieve the formation of AgNPs. The effectiveness of AgNP formation in the polymeric resin (addition) for 3D printing was assessed via Ultraviolet-Visible absorption spectroscopy before and after printing the test specimens, with a maximum absorption observed at a wavelength of 420 nm. The test specimens of the formed R_AgNPs nanocomposite were characterized in terms of their mechanical properties, microbiological tests, Ag+ ion release over 24 hours, and cytotoxicity. Fourier Transform Infrared Spectroscopy was performed to identify the chemical composition of the biocompatible resin, resulting in polymethyl methacrylate (PMMA). Mechanical tests demonstrated that the incorporation of AgNPs into the 3D printing resin causes a slight reduction in tensile strength, more pronounced in the R_AgNPs5 sample with 27.28 ± 2.17 MPa. There is an increase in the elastic region in samples with AgNPs. Microbiological tests showed that the R_AgNPs5 nanocomposite, in contact with the bacterial suspension for the Pseudomonas aeruginosa strains PaO1 and Pa17, exhibited bacteriostatic properties, releasing [Ag+] 5.02 ± 0.38 μg/mL. The samples R_AgNPs3 ([Ag+] 1.39 ± 0.52 μg/mL), R_AgNPs4 ([Ag+] 2.42 ± 0.36 μg/mL), and R_AgNPs5 ([Ag+] 5.02 ± 0.38 μg/mL) showed bactericidal effects against S. aureus and R_AgNPs2 ([Ag+] 1.36 ± 0.20 μg/mL) showed bacteriostatic effects. For E. coli, the R_AgNPs4 and R_AgNPs5 samples showed bactericidal effects, while the R_AgNPs3 sample exhibited bacteriostatic effects. The cytotoxicity test indicated toxicity of the isopropyl alcohol solvent used for AgNO3 homogenization. The Ag+ ion release test showed higher release in samples with higher silver concentrations. These results demonstrate that the prepared resin-AgNPs nanocomposite has significant potential for use in 3D printing via stereolithography, with bactericidal properties. | |
| local.keywords | silver nanoparticles | |
| local.keywords | 3D printing | |
| local.keywords | nanocomposite | |
| local.keywords | antimicrobial activity | |
| local.keywords | cytotoxicity | |
| local.keywords | medical applications | |
| local.keywords | alternatives to bacterial resistance | |
| local.publisher.country | Brasil | |
| local.publisher.department | Escola de Engenharia Mackenzie (EE) | |
| local.publisher.initials | UPM | |
| local.publisher.program | Engenharia de Materiais e Nanotecnologia | |
| local.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS |