Desenvolvimento de filme bioinspirado na superfície super-hidrofóbica da Colocasia esculenta (L.) Schott para recobrimentos funcionais estruturais

Abstract

A super-hidrofobicidade observada nas folhas de algumas plantas, conhecida como “Efeito Lótus”, ocorre devido à presença de estruturas hierárquicas nano/micro em suas superfícies. Neste trabalho de Tese foi preparado um filme hidrofóbico sintético bioinspirado nas folhas da Colocasia esculenta (L.) Schott. Propõe-se aqui a impressão dessas superfícies para aplicações biomédicas. A C. esculenta (L.) Schott foi escolhida como template devido a sua abundância em regiões tropicais e a sua característica super-hidrofóbica. O filme desenvolvido pode ser utilizado para proteção de adesivos transdérmicos quanto à umidade e de um modo geral, à redução da aderência bacteriana em substratos sólidos, que resultem na inibição de formação de biofilme. Deste modo, ele pode ser utilizado como uma alternativa ao uso de antibióticos, que contribui para o aumento da resistência bacteriana. A etapa inicial utilizada para produção das estruturas sintéticas bioinspiradas foi avaliar o comportamento hidrofóbico de diferentes superfícies poliméricas produzidas via soft lithography. Foram produzidos moldes negativos das folhas da C. esculenta com PLA, PDMS e poliacrilato fotopolimerizável, e réplicas (positivas) com o PVB. Os resultados das medidas de ângulos de contato, que apresentaram ângulos de 125° e 124° quando produzidas a partir de moldes de PDMS e poliacrilato respectivamente, sugerem que esses dois polímeros são os mais adequados para a produção de moldes negativos via soft lithography. Foi montada uma “biofábrica de templates” utilizando-se a hidroponia para produção controlada em laboratório das folhas utilizadas como biomoldes, permitindo-se controlar o estresse hídrico como parâmetro modificador das estruturas hierárquicas utilizadas. Para viabilizar a impressão Drop-on-Demand (DoD) dessas estruturas, foi desenvolvido um software para uso de micrografias como moldes digitais. Esse software converte imagens de AFM (2D) em fatias (2D) para impressão Layer-by-Layer (LbL) de superfícies em 3D. As superfícies bioinspiradas foram utilizadas no desenvolvimento de testes microbiológicos para avaliar o efeito antibacteriano estrutural proposto, que apresentou uma redução da adesão de S. aureus em 24%, mas um aumento da adesão da E. coli em 14%. Esses reultados indicam que fatores como formato da bactéria, tipo de parede celular e o mecanismo de adesão devem ser considerados no desenvolvimento dos bactericidas estruturais propostos. Para avaliação preliminar de uso em adesivos carreadores transdérmicos de fármacos através de compósitos PVB/Fármaco@carreador, escolheu-se o Lapachol como fármaco-modelo, e sintetizou-se os adsorventes ZIF-8, MCM-48-APTES e HKUST como carreadores, identificando-se o HKUST como o mais indicado para adsorver o fármaco nas condições testadas.