Desenvolvimento e caracterização de membranas co-eletrofiadas de poliácido lático/policaprolactona com incorporação de extrato de uxi-amarelo (Endopleura uchi) para aplicação biomédica

dc.contributor.advisor1Paula, Marcos Marques da Silva
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9465127865782783eng
dc.contributor.referee2Domínguez, Lianet Aguilera
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9985637983794180eng
dc.contributor.referee3Batistella, Marcos Antonio
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/9595687012276874eng
dc.creatorSantos, Maria Gabriele Meirellis dos
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/4602211347190242eng
dc.date.issued2026-06-23
dc.description.abstractThere is a growing demand for more affordable and viable biomaterials. Co-electrospinning has emerged as a promising alternative technique. It enables the production of hybrid electrospun membranes composed simultaneously of two or more polymer types with tunable properties. However, the co-electrospun membrane alone lacks antifungal or antimicrobial properties. Consequently, incorporating extracts such as uxi amarelo, which possesses antimicrobial and antifungal properties presents a promising alternative. Therefore, this study aimed to develop and characterize electrospun and co-electrospun membranes made of polylactic acid (PLA) and polycaprolactone (PCL) for biomedical applications. Membranes of pure PLA and PCL were produced, as well as co-electrospun membranes in PCL:PLA (w/w) ratios of 1:2, 1:1, and 2:1. The samples were characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), thermal analysis (TG/DTG and DSC), tensile testing, scanning electron microscopy (SEM), and contact angle measurements. Finally, *uxi amarelo* bark extract was incorporated into the polymer matrix to evaluate antimicrobial and antifungal properties. FTIR results confirmed the preservation of the polymers' chemical structures following the electrospinning and co-electrospinning processes, evidenced by the presence of characteristic bands for ester, carbonyl (C=O), C–H, and C–O–C groups, with no formation of new chemical bonds. In the co-electrospun membranes, the coexistence of bands typical of both polymers was observed, with no appearance of new bands or significant spectral shifts, indicating that the interaction between PLA and PCL is predominantly physical. FTIR results confirmed the preservation of the polymers' chemical structures following the electrospinning and co-electrospinning processes, evidenced by the presence of characteristic bands for ester, carbonyl (C=O), C–H, and C–O–C groups, without the formation of new chemical bonds. X-ray diffraction (XRD) analyses demonstrated the coexistence of crystalline phases characteristic of PLA and PCL, indicating the formation of a physical blend between the polymers. A reduction in crystallinity was observed in the co-electrospun membranes compared to pure PCL, which exhibited a crystallinity of 50.14%, whereas the PCL/PLA 1:1, PCL/PLA 1:2, and PCL/PLA 2:1 membranes showed indices of 22.10%, 21.15%, and 28.66%, respectively. Thermal analyses revealed the membranes' thermal stability up to approximately 280–300 °C, as well as the preservation of the glass transition (Tg), crystallization (Tc), and melting (Tm) temperatures characteristic of the constituent polymers. Tensile mechanical tests showed that incorporating PCL into PLA increased the membranes' deformation capacity, imparting greater flexibility, while the presence of PLA contributed to higher mechanical strength. The PCL/PLA 1:1 composition exhibited the best balance between tensile strength (6.7 MPa), elastic modulus (32 MPa), and strain at break (290%). SEM morphological analyses revealed continuous, highly porous fibrous structures with randomly distributed fibers characteristics favorable for biomedical applications with diameters ranging from 0 to 7 µm. The membranes exhibited hydrophobic behavior, with contact angles exceeding 120°; higher values were observed for the 1:1 and 2:1 PCL/PLA co-electrospun membranes, attributed to increased surface roughness resulting in angles above 130°. Overall, the results demonstrated that the co-electrospinning of PLA and PCL is an efficient strategy for producing membranes with tunable structural, thermal, mechanical, and surface properties. Among the compositions evaluated, the 1:1 PCL/PLA membrane stood out for its balanced set of properties, highlighting its potential for biomedical applications; upon surface incorporation of uxi amarelo (yellow uxi) bark extract, the 1:1 PCL/PLA co-electrospun membrane demonstrated antimicrobial and antifungal activity against Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida tropicalis, and Candida albicans.eng
dc.description.resumoHá uma demanda crescente por biomateriais mais baratos e mais viáveis. Uma das novas alternativas é a técnica de co-eletrofiação, que surge como uma promissora abordagem. A co- eletrofiação é uma técnica que permite a produção de membranas eletrofiadas, produz a fabricação de membranas hibridas compostas simultaneamente por dois ou mais tipos polímeros com propriedades ajustáveis. Porém, somente a membrana co-eletrofiada não possui propriedades antifúngicas ou antimicrobianas. Com isso, a incorporação de extratos, como uxi amarelo com propriedades antimicrobianas e antifúngicas, apresenta-se como uma alternativa promissora. Portanto, este trabalho teve como objetivo desenvolver e caracterizar membranas eletrofiadas e co-eletrofiadas de poliácido lático (PLA) e policaprolactona (PCL), visando aplicações biomédicas. Foram produzidas membranas de PLA e PCL puros, bem como membranas co-eletrofiadas nas proporções de 1:2, 1:1 e 2:1 (PCL:PLA, m/m). As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), análises térmicas (TG/DTG e DSC), ensaios mecânicos de tração, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medidas de ângulo de contato. Por fim, o extrato da casca do uxi amarelo foi inserido na matriz polimérica para avaliar propriedades antimicrobianas antifúngicas. Os resultados de FTIR confirmaram a preservação das estruturas químicas dos polímeros após os processos de eletrofiação e co-eletrofiação, evidenciada pelas presenças das bandas características dos grupos éster, carbonila (C=O), C–H e C–O–C, sem a formação de novas ligações químicas. Nas membranas co-eletrofiadas, observou-se a coexistência das bandas típicas de ambos os polímeros, sem surgimento de novas bandas ou deslocamentos significativos, indicando que a interação entre PLA e PCL ocorreu de forma predominantemente física. Os resultados de FTIR confirmaram a preservação das estruturas químicas dos polímeros após os processos de eletrofiação e co-eletrofiação, evidenciada pelas presenças das bandas características dos grupos éster, carbonila (C=O), C–H e C–O–C, sem a formação de novas ligações químicas. Nas membranas co-eletrofiadas, observou-se a coexistência das bandas típicas de ambos os polímeros, sem surgimento de novas bandas ou deslocamentos significativos, indicando que a interação entre PLA e PCL ocorreu de forma predominantemente física. As análises de DRX demonstraram a coexistência das fases cristalinas características de PLA e PCL, indicando a formação de uma mistura física, com redução da cristalinidade nas membranas co-eletrofiadas em comparação ao PCL puro, que apresentou índice de cristalinidade com 50,14% enquanto as amostras PCL/PLA 1:2, 1:1 e 2:1 apresentam21, 15%, 22,10%, 28, 66%, respectivamente. As análises térmicas evidenciaram estabilidade térmica das membranas até aproximadamente 280–300 °C, além da manutenção das transições térmicas características dos polímeros constituintes. Os ensaios mecânicos mostraram que a incorporação de PCL ao PLA permitiu aumentar a flexibilidade das membranas, enquanto a presença de PLA contribuiu para maior resistência mecânica. A composição PCL/PLA 1:1 apresentou o melhor equilíbrio entre resistência à tração 6,7MPa, módulo elástico 32 MPa e deformação na ruptura 290%. As análises morfológicas por MEV revelaram estruturas fibrosas contínuas, altamente porosas e com distribuição aleatória das fibras, características favoráveis para aplicações biomédicas com diâmetros variando de 0 a 7 µm. As membranas apresentaram comportamento hidrofóbico, com ângulos de contato superiores a 120°, sendo observados valores mais elevados nas membranas co-eletrofiadas PCL/PLA 1:1 e 2:1, devido ao aumento da rugosidade superficial com ângulos acima 130º. De modo geral, os resultados demonstraram que a co-eletrofiação de PLA e PCL é uma estratégia eficiente para obtenção de membranas com propriedades estruturais, térmicas, mecânicas e superficiais ajustáveis. Entre as composições avaliadas, a membrana PCL/PLA 1:1 destacou-se por apresentar um conjunto equilibrado de propriedades, evidenciando seu potencial para aplicações biomédicas, com incorporação do extrato da casca do uxi amarelo superficialmente a membrana co-eletrofiada PCL/PLA 1:1 obteve atividade antimicrobiana e antifúngica contra os microrganismos Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Candida tropicalis e Candida albicans.eng
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superioreng
dc.formatapplication/pdf*
dc.identifier.citationSANTOS, Maria Gabriele Meirellis dos. Desenvolvimento e caracterização de membranas co-eletrofiadas de poliácido lático/policaprolactona com incorporação de extrato de uxi-amarelo (Endopleura uchi) para aplicação biomédica. 2026. 94 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus (AM), 2026.eng
dc.identifier.urihttps://tede.ufam.edu.br/handle/tede/11979
dc.languageporeng
dc.publisherUniversidade Federal do Amazonaseng
dc.publisher.countryBrasileng
dc.publisher.departmentFaculdade de Tecnologiaeng
dc.publisher.initialsUFAMeng
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiaiseng
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/por
dc.subjectEletrofiaçãopor
dc.subjectPoliácido láticopor
dc.subjectPolicaprolactonapor
dc.subjectCo-eletrofiaçãopor
dc.subjectUxi Amarelopor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS: ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAeng
dc.subject.otherPlantas medicinais - Uso terapêutico - Amazôniapor
dc.thumbnail.urlhttps://tede.ufam.edu.br/retrieve/98006/DISS_MariaGabrieleSantos_PPGCEM.pdf.jpg*
dc.titleDesenvolvimento e caracterização de membranas co-eletrofiadas de poliácido lático/policaprolactona com incorporação de extrato de uxi-amarelo (Endopleura uchi) para aplicação biomédicaeng
dc.title.alternativeDevelopment and characterization of co-electrospun poly(lactic acid)/polycaprolactone membranes incorporating uxi-amarelo (Endopleura uchi) extract for biomedical applications.eng
dc.typeDissertaçãoeng

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