Elaboração e caracterização de membranas de gelatina eletrofiadas e modificadas por Glutaraldeído ou nanocristais de celulose

Abstract

A gelatina é um polímero obtido a partir do colágeno que apresenta diferentes características e propriedades dependendo da fonte e método de obtenção. Este trabalho tem como objetivo compreender como o tamanho da estrutura molecular da gelatina afeta o processo de eletrofiação e as propriedades das membranas fibrosas (MF) e avaliar o efeito na reticulação da gelatina com glutaraldeído e o reforço mecânico promovido por nanocristais de celulose (NCs). Foram realizadas eletrofiações a partir de gelatinas com diferentes índices Bloom, 90 (GeB90), 250 (GeB250) e 280 g (GeB280) em ácido acético (HAc) com 89,6 % (v/v) e com diferentes concentrações do biopolímero. As soluções precursoras foram caracterizadas quanto à viscosidade e condutividade elétrica e as MF por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios de tração. Os resultados indicam que a eletrofiação é melhor sucedida quando a viscosidade das soluções tem valor entre 300 e 700 mPa s independente do tipo de gelatina utilizada. Com relação à morfologia, houve aumento do diâmetro médio das fibras (dm) com o aumento da viscosidade e da condutividade elétrica das soluções, sugerindo que as forças viscoelásticas superam as forças de Coulomb. As MF formadas a partir de GeB250 e GeB280 mostraram comportamento elástico enquanto as formadas pela GeB90 mostraram-se frágeis. As MF de GeB280 na concentração de 18 % (m/v) foram reticuladas em vapores de glutaraldeído e avaliadas quanto ao grau de reticulação, durabilidade ao escoamento aquoso a 23 °C e solubilidade em água a 30 e 40 °C. Os resultados demonstraram que MF aproximadamente 69 % reticuladas, apresentam-se praticamente insolúveis em sistemas aquosos a 23 e 30 °C. Nanocristais de celulose foram adicionados à solução de gelatina com concentrações entre 1 e 4 % (m/m) e então eletrofiados. Os resultados obtidos por espectroscopia infravermelho (ATR-FTIR) e análise termogravimétrica (TGA) sugerem interações do tipo ligação de hidrogênio entre os dois polímeros e os ensaios mecânicos resultaram em aumento de duas vezes no módulo de Young.<br>

Abstract : Gelatin is a polymer obtained from collagen which properties depends on the source and production method. This study aims to understand how some properties of gelatin affect the electrospinning process and the fibrous membrane (FM) formed besides evaluating the crosslinking of the FM by glutaraldehyde and the reinforce promoted by cellulose nanocrystals. The electrospinning were performed from gelatins with different Bloom indexes, 90 (GeB90), 250 (GeB250) and 280 g (GeB280) in acetic acid 89.6 % (v/v) varying the polymer concentration. Solutions were evaluated according to their viscosity and electrical conductivity and the FM by scanning electron microscopy (SEM) and tensile tests. Results indicate a successful electrospinning process for viscosities found within the range of 300 to 700 mPa s, apart the type of gelatin used. Regarding morphology, it was observed an increase in the average diameter of the fibers with the increasing viscosity and electrical conductivity of the solutions, suggesting that viscoelastic forces exceed the Coulomb forces. The FM formed from GeB250 and GeB280 showed elastic behavior as for GeB90 was brittle. The FM GeB280, 18 w/v%, crosslinked with glutaraldehyde vapors were evaluated for crosslinking degree, durability to aqueous flow at 23 °C and water solubility at 30 to 40 °C. The results showed that approximately 69 % crosslinking became the FM practically insoluble in aqueous systems at 23 and 30 °C. Cellulose nanocrystals (CNs), added 1 to 4 % wt to gelatin solution and electrospun suggested, by ATR-FTIR and TGA analysis, hydrogen bonds type interactions between the two polymers. Mechanical tests result in two-fold increase in the stiffness, given by the Young's modulus.