Produção e caracterização de membranas flexíveis a base de quitosana visando o uso como plataforma de sensores e biossensores
Data
2021
Autores
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Editor
Universidade Brasil
Resumo
O desenvolvimento de novas plataformas para (bio)sensores éárea crescente
de estudo, bem comoo emprego de novos materiaisnodesenvolvimento de
plataformas flexíveis.Dentre as principais características desse tipo de plataforma,a
flexibilidade,biocompatibilidade e não toxicidade são desejáveis, visando
conferirpotencial adaptativo ao dispositivo,permitindo ser utilizado inclusive como
sensores vestíveis.Nesse contexto,a presente pesquisa teve como objetivo a
produção de membranas flexíveis a base de quitosana visando o uso como
plataforma de sensores flexíveis/vestíveis.As membranas foram produzidas
utilizando quitosana (Qui)pura ou mista com 10%,30% e 50% (p/p) de
polietilenoglicol (PEG)por meio da técnica casting (evaporação de solvente) de
formação de filmes. Adicionalmente, foi produzida uma membrana com Qui/PEG
30% e nanopartículas de ouro (AuNps), visando condução elétrica. As
caracterizaçõesdas membranas foram feitas através de medidas de espectroscopia
de absorção na região do infravermelho (FTIR), medidas de resistividade (quatro
pontas), ensaio mecânico de tração e análises termogravimétricas (TGA). Os
resultados mostram que membranas homogêneas e sustentáveis,com
espessuravariando entre 20 a 60 µm foram obtidas.Os espectos FTIR mostram as
principais bandas vibracionais para grupos químicos de Qui, PEGe AuNps. Testes de
resistividade demonstraram que todasas membranas apresentam
comportamentoresistivo a passagem do fluxo de corrente elétrica, sendo que a
concentração de AuNps adicionada não alterou essa propriedade. O uso do PEG
como plastificante melhorou as propriedades mecânicas das membranas. Os testes
de resistência a tração mostraram que membranas formadas por quitosana pura são
mais resistentes a tração e se rompem com maior facilidade (menor deslocamento),
já as com adição de 10% (p/p) de PEG (Qui/PEG 10%) foram efetivamente
plastificadas, mostrando-se mais flexíveis. Curvas de TGA demonstraram boa
estabilidade térmica das membranas, sendo que entre 10 e 20% de massa foi
perdida até a temperatura de 200ºC. Tais resultados sugerem que a membrana
produzida com Qui/PEG 10% é um material promissor para uso como plataforma
flexível.
Abstract
The development of new platforms for (bio) sensors is a growing area of study,
as well as the use of new materials in the development of flexible platforms. Among
the main characteristics of this type of platform, flexibility, biocompatibility, and nontoxicity are desirable, giving the device adaptive potential, allowing it to be used even
as wearable sensors. In this context, this research aimed to produce flexible
membranes based on chitosan, to be used as a platform for wearable sensors.
Membranes were produced using chitosan (Chi) pure or mixed with 10%, 30% and
50% (w/w) of polyethylene glycol (PEG) through the casting technique (solvent
evaporation) of film formation. Additionally, a membrane with Chi / 30% PEG and
gold nanoparticles (AuNps)was developed, aimingelectric conduction. Membrane
characterizations were carried out through infrared absorption spectroscopy (FTIR),
resistivity measurements (four points), mechanical tensile testing and
thermogravimetric analysis (TGA). The results show that homogeneous and
sustainable membranes, with thickness ranging from 20 to 60 µm were obtained.
FTIR spectra show the main vibrational bands for Chi, PEG and AuNps chemical
groups. Resistivity tests showed that all membranes are resistive to the flow of
electric current, and the added concentration of AuNps did not change this property.
The use of PEG as a plasticizer improved the mechanical properties of membranes.
Tensile strength tests showed that membranes formed by pure chitosan are more
resistant to traction and break more easily (less displacement), as those with the
addition of 10% (w / w) of PEG (Chi /PEG 10%)were effectively plasticized, proving to
be more flexible.TGA curves showed good thermal stability of the membranes, and
between 10 and 20% of mass was lost up to a temperature of 200ºC.These results
suggest that the membrane produced with Chi/PEG 10% is a promising material for
use as a flexible platform.
Descrição
Palavras-chave
Quitosana, Membranas flexíveis, Plataformas sensoriais, Casting