Echart, Arantzazu SantamariaBarreiro, M.F.Dusman, ElisângelaCenci, Giovana Baptista2024-08-022024-08-022024http://hdl.handle.net/10198/30154Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáElectrospinning is a straightforward and versatile technology for producing fibers with diameters ranging from a few micrometers to hundredths of nanometers. It applies a strong electric field to charge a polymer solution contained within a syringe. This study focused on the assembly, implementation, and validation of an electrospinning equipment. Also, it was validated by testing a conventional synthetic polymer, polyethylene-oxide (PEO). Finally, mats using chitosan (CS) and hyaluronic acid (HA) as natural polymers were prepared with PEO used as a co-spinner. Solutions comprising various proportions of PEO/CS (40/60, 50/50, 60/40, and 70/30) and PEO/CS/HA (HA 0.1, 0.2, and 0.3%) exhibited the highest conductivity values (between 1306 and 1885 μS/cm) using acetic acid (AA) (50% w/w). The electrospun mats from these blends displayed superior uniformity compared to other films, with mean diameters ranging from 0.204 ± 0.046 μm to 0.282 ± 0.064 μm. Increasing the applied voltage in neat PEO solutions led to a decrease in fiber diameter from 0.540 ± 0.172 μm (10 kV film) to 0.362 ± 0.130 μm (16 kV film). However, all neat PEO electrospun mats showed beads and non-uniformities, mainly due to the presence of distilled water (DW) as a solvent. DW also increased viscosity and reduced conductivity in PEO/HA blends compared to AA equivalents. PEO/HA (DW) solutions formed films of particles instead of fibers. PEO/HA (AA) mats exhibited average fiber diameters ranging from 0.311 ± 0.071 μm to 0.381 ± 0.094 μm, with lower levels of uniformity. All produced mats exhibited a high hydrophilicity, with PEO/CS mats demonstrating the highest contact angle (31° after 60 seconds; PEO/CS_30/70_AA). The addition of HA in PEO/CS_50/50_AA increased hydrophilicity. Interestingly, in the PEO/CS/HA mats, higher HA concentrations led to increased contact angles (18.10°, 22.50°, and 24.57° for 0.1%, 0.2%, and 0.3% HA, respectively), suggesting the formation of polyelectrolyte complexes between NH3+ (CS) and COO− (HA). The MTT assay results show no cytotoxicity in the PEO/CS and PEO/CS/HA electrospun mats. Cell viability for groups exposed to these mats exceeded 74.23%, highlighting the inherent biocompatibility of CS and HA. Overall, this study underscores the potential of CS and HA nanofibers for biomedical applications, alongside the successful implementation of the equipment.A tecnologia de eletrofiação oferece um método direto e versátil para produzir fibras com diâmetros variando de micrômetros a centésimos de nanômetros. A tecnologia opera aplicando um forte campo elétrico para carregar uma solução polimérica contida numa seringa com agulha. Este estudo focou-se na montagem, implementação e validação de um equipamento de eletrofiação. A sua validação foi alcançada usando diversas soluções compostas por quitosana (CS) e ácido hialuronico (HA) como polímeros naturais, combinadas com óxido de polietilieno (PEO) como co-fiador. Soluções contendo diferentes proporções de PEO/CS (40/60, 50/50, 60/40 e 70/30) e PEO/CS/HA (HA 0,1, 0,2 e 0,3%) resultaram nos maiores valores de condutividade (entre 1306 e 1885 μS/cm) com ácido acético (AA) (50% m/m). As nanofibras dessas soluções exibiram uniformidade, comparativamente com outros filmes e apresentaram diâmetros médios de 0,204 ± 0,046 μm a 0,282 ± 0,064 μm. O aumento da voltagem aplicada nas soluções de PEO puras resultou numa diminuição do diâmetro da fibra de 0,540 ± 0,172 μm (filme 10 kV) para 0,362 ± 0,130 μm (filme 16 kV). Todos os filmes eletrofiados de PEO puro apresentaram grânulos e não uniformidades, principalmente devido ao uso de água destilada (DW) como solvente. A DW aumentou a viscosidade e reduziu a condutividade em misturas de PEO/HA em comparação com os equivalentes de AA. As soluções de PEO/HA (DW) formaram filmes de partículas em vez de fibras. As nanofibras de PEO/HA (AA) exibiram diâmetros médios variando de 0,311 ± 0,071 μm a 0,381 ± 0,094 μm, com níveis inferiores de uniformidade. Todos os filmes exibiram elevada hidrofílicidade, com as nanofibras de PEO/CS originando o maior ângulo (31° após 60 segundos; PEO/CS_30/70_AA). A adição de HA na PEO/CS_50/50_AA aumentou a hidrofilicidade do filme. Nos filmes de PEO/CS/HA, concentrações superiores de HA levaram a aumentos do ângulo de contato (18,10°, 22,50° e 24,57° para 0,1%, 0,2% e 0,3% de HA, respectivamente), sugerindo a formação de complexos polieletrólitos entre NH3+ (CS) e COO− (HA). Os resultados do ensaio MTT não mostram citotoxicidade para os filmes de PEO/CS e PEO/CS/HA. A viabilidade celular para os grupos expostos a esses filmes superou 74,23%, destacando a biocompatibilidade inerente de CS e HA. No geral, este estudo destaca o potencial das nanofibras de CS e HA para aplicações biomédicas, juntamente com a implementação bem-sucedida do equipamento.engEquipment implementationElectrospinningElectrospun matsNatural-based nanofibersHealth applicationsmaster thesis203670418