Avaliação das propriedades de compósitos de poli (ε-caprolactona) incorporados com nanopartículas de óxido de zinco

Abstract

A utilização de polímeros biodegradáveis, como a poli(ε-caprolactona), apresenta-se como uma alternativa promissora para aplicação em áreas biomédicas e embalagens alimentícias, devido a sua capacidade intrínseca de se degradarem em condições ambientais específicas e contribuição para a sustentabilidade. Além disso, a incorporação de nanopartículas de óxidos metálicos em matrizes poliméricas tem sido uma tendência crescente na busca por materiais mais avançados. Essa sinergia entre biodegradabilidade e nanomateriais abre novas possibilidades para o desenvolvimento de produtos que atendem às demandas contemporâneas por sustentabilidade e desempenho. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo desenvolver filmes compósitos de poli (ε-caprolactona) (PCL) com diferentes concentrações de nanopartículas (NPs) de óxido de zinco (ZnO) e avaliar as suas propriedades. Para isso, inicialmente, as nanopartículas de ZnO foram sintetizadas e avaliadas através do ensaio de Difração de Raio-X (DRX). A obtenção dos filmes de PCL/ZnO ocorreu empregando o método de processamento de mistura por extrusão e moldagem por injeção, produzindo compósitos com diferentes concentrações de carga de 1, 3 e 5% em massa. A análise de espectroscopia de absorção no infravermelho com transformada de Fourier por reflexão total atenuada (FTIR-ATR) evidenciou o efeito da incorporação através do estiramento de bandas características da interação química entre as moléculas de PCL e ZnO. O comportamento térmico, avaliado com ensaios de termogravimetria (TGA) e suas derivadas (DTG), mostraram que a adição de NPs de ZnO afetam significativamente a estabilidade térmica do material. Além disso, o estudo também demonstrou, na análise dinâmico-mecânica (DMA), um aumento no módulo elástico com a incorporação do ZnO, como foi observado no módulo de armazenamento. Por fim, a análise antimicrobiana, realizada contra a Escherichia coli e Staphylococcus aureus, evidenciou que as nanopartículas de óxido de zinco possuem significativa atividade antimicrobiana. No entanto, a depender da dispersão dessas nanopartículas na matriz polimérica, há um comprometimento da eficácia dessa atividade nos filmes de PCL/ZnO. Após a incorporação na matriz de PCL, o filme contendo 5% em massa de ZnO apresentou atividade antibacteriana contra a bactéria E. coli. O PCL é um polímero amplamente utilizado na área biomédica devido a sua biocompatibilidade, em aplicações intra e extracorpóreas, e com potencial de utilização também na área de embalagens, devido a sua biodegradabilidade. Deste modo, o estudo dos compósitos desenvolvidos no presente trabalho pode ampliar o campo de aplicação desse material e contribuir ao desenvolvimento de produtos inovadores. Através da pesquisa bibliográfica não foram encontrados trabalhos anteriores que tenham estudado as propriedades de compósitos de PCL com nanopartículas de ZnO incorporadas pelo processo de extrusão, amplamente utilizado na área industrial.