Estudo e optimização da técnica de fiação húmida para produção de microfibras de quitosano

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

O quitosano é um dos materiais mais importante para a engenharia de tecidos. Este polímero resulta da desacetilação da quitina, o segundo polímero natural mais abundante. Entre as suas propriedades mais importantes contam-se a biocompatibilidade, a biodegradabilidade e o facto de poder ser moldado em fibras, filmes, géis e esponjas. Neste trabalho recorreu-se à técnica de fiação húmida para produzir microfibras de quitosano. Inicialmente, variaram-se parâmetros como a concentração do polímero, a velocidade de enrolamento da fibra e o tipo de secagem. O melhor resultado obteve-se a partir de uma concentração de quitosano de 3% e secar as fibras numa folha de acetato. Seguidamente, procedeu-se à optimização do processo de produção das fibras, com vista ao melhoramento das suas propriedades mecânicas. Testaram-se vários aditivos – poli(óxido de etileno), polietilenoglicol e glicerol – e fizeram-se variar a temperatura do banho de coagulação e o solvente do quitosano – trocou-se o ácido acético pelo ácido láctico. Após testes de tracção, espectroscopia de infra-vermelhos e microscopia electrónica de varrimento foi possível caracterizar todas as fibras produzidas. Concluiu-se que as fibras de quitosano dissolvidas em ácido láctico a 2% e coaguladas num banho de NaOH 1M com uma temperatura entre 42ºC e 45ºC são as que melhores propriedades apresentam. A estas fibras foram feitos testes de variação de pH e absorção de água. Percebeu-se que após re-hidratação e nova secagem as fibras apresentam-se neutras (pH ≈ 7) mas perdem drasticamente a capacidade de absorção. Foi produzida uma matriz com três camadas destas fibras sobrepostas, rodadas de 90º relativamente à camada inferior. Realizaram-se culturas celulares, que apesar de não terem revelado a proliferação das células, não excluem esta matriz como substrato para a adesão e cultura de células. Finalmente, foi projectado e construído um modelo contínuo de fiação húmida que permite realizar a coagulação e a secagem das fibras em sequência.