O processo de obtenção de nanofibras por eletrofiação

Enrique Arias Arciniegas, egresso do Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Materiais Avançados da UFABC, pesquisou, durante o doutorado, a respeito da preparação e caracterização de fibras eletrofiadas de poliamida 6 e quitosana.

Um de seus principais objetivos era estudar as condições necessárias para obter as referidas soluções, além de caracterizá-las e analisar suas propriedades morfológicas e estruturais. Segundo o pesquisador, a poliamida 6 – um tipo de polímero – apresenta boas propriedades funcionais mecânicas e físicas, que podem ser moduladas pela adição de polieletrólitos como a quitosana – um polissacarídeo com excelentes biocompatibilidade e biodegradabilidade.

De acordo com o egresso, a técnica de eletrofiação é um método versátil para fabricar polímeros em fibras contínuas, e tornar as nanofibras eletrofiadas passíveis de aplicações em filtração, engenharia de tecidos, fabricação de roupas de proteção, esteiras têxteis não tecidas e feixes fibrosos orientados, dentre outros exemplos. Ele relata que a intenção futura de seu trabalho é aplicar essas nanofibras no campo dos biossensores, como substrato para ancoragem.

Além de doutor em Nanociências e Materiais Avançados pela UFABC, Enrique é mestre e doutor em Tecnologia de Polímeros pelo Centro de Investigación en Química Aplicada (México). É graduado em Engenharia Química pela Universidade Tecnológica do Estado da Bielorrússia, e atuou como docente em três universidades colombianas.

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Dados | Egresso


Nome completo 
Enrique Arias Arciniegas 

Formação acadêmica (cursos e instituições)
∙ Doutorado em Nanociências e Materiais Avançados | Universidade Federal do ABC;
∙ Doutorado em Tecnologia de Polímeros | Centro de Investigación en Química Aplicada (México);
∙ Mestrado em Tecnologia de Polímeros | Centro de Investigación en Química Aplicada (México);
∙ Engenharia Química | Universidade Tecnológica do Estado da Bielorrússia (Bielorrússia). 

Profissão / experiência profissional 
∙ Docente nas áreas de Química Inorgânica, Química Analítica e Laboratório | Universidade ECCI - Colômbia (2019 - 2020);
∙ Docente nas áreas de Química Geral, Química Orgânica, Físico-Química, Bioquímica, Laboratório, Balance de Matéria e Energia e Biotecnologia | Universidade Mariana - Colômbia (2000 - 2006);
∙ Docente nas áreas de Química Orgânica, Bioquímica e Laboratório | Universidade de Nariño - Colômbia (1998 - 2006); 

Programa de pós-graduação e curso (mestrado ou doutorado) concluído na UFABC 
Doutorado em Nanociências e Materiais Avançados. 

Como sua trajetória neste curso de pós-graduação na UFABC contribuiu para sua formação? 
Os estudos forneceram as bases da pesquisa em Química.


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Dados | Tese 


Título
Preparação e caracterização de fibras eletrofiadas de poliamida 6 e quitosana 

Data da defesa
29 de maio de 2018 

Nome do orientador
Prof. Dr. Wendel Andrade Alves 

Linha de pesquisa
Nanociências & Nanotecnologia 

Link para a tese


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Questões | Pesquisa 


Qual o tema da sua pesquisa e por que o escolheu? 
A técnica de eletrofiação é um método versátil para fabricar polímeros em fibras contínuas, com diâmetros que variam alguns nanômetros. A alta razão superfície/volume; as dimensões nanométricas, que possibilitam obter um ótimo desempenho com pouca quantidade de nanomaterial; e a alta porosidade tornam as nanofibras eletrofiadas sistemas muito atraentes para aplicações como filtração, engenharia de tecidos, fabricação de roupas de proteção, esteiras têxteis não tecidas, feixes fibrosos orientados e até andaimes estruturados tridimensionais. 

Quais eram seus objetivos (gerais e específicos)?
∙ Preparar fibras eletrofiadas de PA6 e quitosana;
∙ Estudar as condições para obter soluções de PA6 e quitosana;
∙ Estudar o processo de obtenção das nanofibras por eletrofiação;
∙ Caracterizar as fibras eletrofiadas de PA6 e quitosana;
∙ Estudar suas propriedades morfológicas e estruturais (MEV, DSC, TGA e FTIR). 

Como foi sua realização (materiais e métodos, metodologia, corpus etc.)?
Os reagentes utilizados neste estudo foram de pureza analítica, sendo o ácido fórmico (AF) de procedência da Synth e a poliamida 6 (PA6), com valor de viscosidade relativa de 2,7 (em ácido sulfúrico), cedida pela Rhodia. Já o álcool 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2- propílico (HFP) e a quitosana de massa molar média foram adquiridos da Sigma-Aldrich. De acordo com o fabricante, a quitosana utilizada em nosso estudo tem grau de desacetilação na faixa de 75-85%. 

Quais foram os desafios enfrentados?
As estratégias de caracterização adotadas neste trabalho permitem estabelecer que, do ponto de vista do estudo morfológico, o dispositivo desenvolvido possibilita a formação de nanofibras praticamente livres de defeitos, homogêneas e de boa dispersão no diâmetro. Na maioria das fibras, a seção transversal é uniforme na maior parte do seu comprimento, e estão orientadas aleatoriamente, com comprimento indefinido e diâmetros variando, aproximadamente, entre 30 e 140 nm. 

Quais foram os principais resultados alcançados?
A adição da quitosana promoveu a eliminação de defeitos característicos deste tipo de processamento (gotas), por ser um polieletrólito iônico com maior densidade de carga na superfície do jato ejetado formado durante a eletrofiação. À medida que as cargas transportadas pelo jato aumentam, forças maiores de alongamento são impostas ao jato sob o campo elétrico. Sabe-se que a tensão global nas fibras depende da autorrepulsão das cargas em excesso no jato. Assim, à medida que a densidade da carga aumenta, o diâmetro das fibras finais torna-se menor. 

Descreva, resumidamente, a importância acadêmica e social de sua pesquisa, isto é, sua contribuição para o universo científico e o cotidiano das pessoas. 
Não foi observado nenhum ponto negativo na utilização do dispositivo de duas hastes de cobre como coletor no processo de eletrofiação, sendo possível obter nanofibras de PA6 com e sem a adição de diferentes teores da quitosana.