quinta-feira, 16 de julho de 2020

Polímeros com nanopartículas de cobre - tecnologia antimicrobiana

Como o cobre e suas ligas foram classificados como materiais antimicrobianos em 2008, se tornou a solução ideal para reduzir as altas taxas de infecções hospitalares que afetam os centros de saúde em todo o mundo. No entanto, seus altos custos e limitações de uso retardaram sua expansão. Foi nesse contexto que um grupo de pesquisadores do Departamento de Engenharia Química e Biotecnologia da FCFM, focado no desenvolvimento de novos materiais poliméricos, decidiu ampliar seus horizontes e criar uma alternativa inovadora e eficiente para expandir a propriedade bactericida desse metal.

Milhões de pessoas em todo o mundo prolongam sua permanência em hospitais e clínicas anualmente devido à disseminação de infecções intra-hospitalares, uma situação que implica não apenas um perigo para a saúde dos pacientes, mas também um ônus econômico adicional para o sistema de saúde. 
Quando a Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) declarou o cobre e suas ligas como o primeiro material de superfície sólida antimicrobiana do mundo, os olhos estavam focados nesse setor, mas com certas limitações às possibilidades de se tornar um solução concreta devido aos altos custos do metal e à pouca versatilidade em seu uso. 

Nesse cenário, surgiu uma idéia inovadora no Laboratório de Polímeros do Departamento de Engenharia Química e Biotecnologia (DQyB), quando os acadêmicos Humberto Palza e Raúl Quijada se perguntaram sobre as possibilidades de combinar seus conhecimentos com a necessidade de expandir o caráter bactericida de cobre. "Em 2006, começamos postulando a hipótese de que a colocação de nanopartículas de cobre em uma matriz polimérica resultaria em um polímero antimicrobiano. Com o tempo, conseguimos validá-lo e, assim, iniciamos estudos para aprofundar os
mecanismos sobre como essas propriedades são atingidas”, explica o professor Palza.

A mistura de polímeros, constituintes do plástico, e as partículas é uma das muitas maneiras de desenvolver novos materiais. Esses compostos ou compósitos são feitos através de processos como moldagem por extrusão, onde o polímero é derretido para combiná-lo com aditivos específicos, de acordo com as características que eles desejam fornecer. Nesse sentido, uma das novidades deste projeto foi a incorporação de nanomateriais. "As nanopartículas otimizam muito suas propriedades; são partículas tão pequenas que possuem áreas mais específicas, as quais, em geral, melhoram suas características no polímero, muito mais do que as micropartículas normalmente utilizadas ”, indica Palza. 


Novas tecnologias 
Assim, a pesquisa financiada principalmente por Fondecyt e Innova Corfo começou a dar frutos, o que resultou na criação de duas novas tecnologias ligadas ao design de aditivos à base de cobre para aplicações antimicrobianas: um masterbatch e a produção de nanopartículas de cobre híbridos.

“O masterbatch é um concentrado, uma tecnologia amplamente usada na indústria de plásticos. No nosso caso, o concentrado é feito de polímero com nanopartículas de cobre, projetado de forma que, quando introduzido na extrusora, é diluído e gera um produto plástico com a dosagem necessária de cobre”, explica o acadêmico.

Essa metodologia controla diferentes variáveis; portanto, cada polímero e aplicativo requer um design específico de um lote mestre. "Além disso, do ponto de vista estratégico, é uma tecnologia que não afeta a linha de processamento de nenhum produto, portanto seu uso não requer custos adicionais", acrescenta. A segunda tecnologia está relacionada à criação de nanopartículas híbridas. Como explica o professor Palza: “o cobre metálico tem uma densidade próxima a 9 g / cm3, o que é muito pesado para misturar com certos materiais. Por isso, pegamos um mineral natural ou sintético - que geralmente são óxidos, com densidades próximas a 3 g / cm3 e são muito mais baratos - e colocamos nanopartículas de cobre na superfície para tornar o último mais estáveis. Essa tecnologia serve, por exemplo, para incorporar a propriedade antimicrobiana às tintas que são um tipo de polímero, pois, se colocarmos apenas as nanopartículas de cobre, devido à sua densidade, elas decantam”.

Vantagem
Embora a propriedade antimicrobiana seja mais poderosa em uma folha de cobre - ou em sua liga - do que em um plástico com aditivo de metal, a eficácia é semelhante. “A vantagem de um composto plástico versus uma liga é que você pode projetar exatamente quanto deseja de cobre e quanto deseja se livrar dele. Por outro lado, o bronze não pode ser manipulado, portanto, você não tem capacidade de controle”, indica o acadêmico.

A isto se acrescenta a diminuição de custos, tanto no processo de produção quanto no próprio material, a gama de possibilidades de uso do plástico e a oxidação. "Embora essa tecnologia oxide, o cobre precisa ser oxidado para ser antimicrobiano. O cobre em nanopartículas é muito menor do que em uma liga de cobre, pois a superfície sempre possui uma película polimérica que a protege e como são nanopartículas dispersas, o processo de oxidação é mais lento e menor com respeito a uma superfície metálica”, explica. 

Graças aos bons resultados, ambas as tecnologias foram patenteadas e posteriormente licenciadas pela Universidade do Chile para a empresa Plasticopper para futura comercialização. "Para nós, é importante que a Faculdade brilhe não apenas em pesquisa, mas também em transferência de tecnologia, especialmente neste tipo de projeto em que estudantes de doutorado, mestrado e graduação foram treinados", diz o professor Palza. Embora o projeto já esteja em fase final, ainda há linhas de pesquisa a serem finalizadas. Atualmente, estão em andamento trabalhos para criar redes de criação de salmão. Essas redes, por estarem debaixo d'água, se cobrem rapidamente de bactérias, algas e moluscos, chamados de bioincrustração, causando perdas de produtividade e aumentando o valor da produção. Compósitos de cobre e polímero impediriam o desenvolvimento desse fenômeno, o que levaria a custos mais baixos. “Agora temos que testar essas novas tecnologias no local. Queremos validar que essas malhas são antiincrustantes em seu uso real, que plásticos são antimicrobianos em seu uso diário. Para isso, temos que levar a tecnologia ao mar, a alguns centros médicos, produzir móveis para hospitais, entre outras utilidades;

Fonte

Nenhum comentário:

Postar um comentário