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Alternative synthesis methods of electrically conductive bacterial cellulose-polyaniline composites for potential drug delivery application
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
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| 4.99 MB | Adobe PDF |
Advisor(s)
Abstract(s)
Bacterial cellulose/polyaniline (BC/PANi) nanocomposites have been lately receiving attention by the scientific community towards the development of electronic applications. The current work aims to determine the most suitable BC modification method to obtain an effective drug delivery membrane through electric stimulus. Thus, the BC/PANi nanocomposites were synthesized through the employment of different BC matrixes (drained, freeze dried and regenerated), as well as through different polymerization methods (in situ and ex situ). Prior to modification, the effects of both drying methods (freeze drying and oven drying), and regeneration process on BC structure were studied. By freeze drying BC, the fibril network is preserved, leading to a more porous material. On the other hand, regenerated BC presented a compact surface due to the incapacity to reorganize into fibrils during the regeneration process. This way, freeze dried BC should be more suited for modification. To obtain a highly conductive nanocomposite, the in situ polymerization on drained BC should be employed. The introduction of PANi onto BC obstructed the pores, which led into a more compact and rougher material. Also, a decrease in the thermal stability, as well as a decrease in the BC crystallinity was observed. The nanocomposites were drug loaded with sodium sulfacetamide to evaluate the antimicrobial activity. It was observed that without electrical stimulus, only drug loaded drained in situ BC/PANi nanocomposite presented an inhibitory effect onto the Escherichia coli (E. coli) growth (13%). By applying electric stimulus onto this membrane, the inhibition in E. coli growth is further evidenced (20%). This way, in situ polymerization of aniline on drained BC presented to be an effective method to create a highly conductive membrane for drug release through electrical stimulus.
Os nanocompósitos de celulose bacteriana/polianilina (CB / PANi) têm recebido nos últimos tempos um grande interesse por parte da comunidade científica para o desenvolvimento de aplicações eletrónicas. Este trabalho tem como objetivo determinar o método de modificação mais adequado da CB para a obtenção de uma membrana eficaz na libertação de fármacos através de estímulo elétrico. Assim sendo, os nanocompósitos CB/PANi foram sintetizados utilizando diferentes matrizes de CB (drenada, liofilizada e regenerada) bem como através de diferentes métodos de polimerização (in situ e ex situ). Antes da modificação, foram estudados os efeitos tanto do método de secagem (liofilização e secagem no forno) como também o processo de regeneração na estrutura da CB. O processo liofilização levou à preservação da estrutura tridimensional, obtendo assim um material mais poroso. Por outro lado, a CB regenerada apresentou uma superfície compacta devido à incapacidade de reorganizar-se em fibrilas durante o processo de regeneração. Desta forma, a CB liofilizada aparenta ser a matriz mais adequada para modificação. Contudo, relativamente aos diferentes nanocompósitos obtidos, para se obter uma membrana com elevada condutividade, o método mais adequado é a polimerização in situ na CB drenada. A introdução de PANi na CB obstruiu os poros, levando à formação de um material mais compacto e rugoso. Também foi observado uma diminuição na estabilidade térmica bem como uma diminuição na cristalinidade da CB. A sulfacetamida de sódio foi incorporada nos nanocompósitos para avaliar a atividade antimicrobiana onde, sem estímulo elétrico, apenas o nanocompósito in situ com CB drenada apresentou um efeito inibitório sobre o crescimento de Escherichia coli (E. coli) (13%). Através da aplicação de estímulo elétrico sobre esta membrana, a inibição no crescimento de E. coli é potenciado (20%). Assim sendo, a polimerização in situ da anilina numa membrana drenada mostrou ser eficaz na libertação do fármaco por estímulo elétrico.
Os nanocompósitos de celulose bacteriana/polianilina (CB / PANi) têm recebido nos últimos tempos um grande interesse por parte da comunidade científica para o desenvolvimento de aplicações eletrónicas. Este trabalho tem como objetivo determinar o método de modificação mais adequado da CB para a obtenção de uma membrana eficaz na libertação de fármacos através de estímulo elétrico. Assim sendo, os nanocompósitos CB/PANi foram sintetizados utilizando diferentes matrizes de CB (drenada, liofilizada e regenerada) bem como através de diferentes métodos de polimerização (in situ e ex situ). Antes da modificação, foram estudados os efeitos tanto do método de secagem (liofilização e secagem no forno) como também o processo de regeneração na estrutura da CB. O processo liofilização levou à preservação da estrutura tridimensional, obtendo assim um material mais poroso. Por outro lado, a CB regenerada apresentou uma superfície compacta devido à incapacidade de reorganizar-se em fibrilas durante o processo de regeneração. Desta forma, a CB liofilizada aparenta ser a matriz mais adequada para modificação. Contudo, relativamente aos diferentes nanocompósitos obtidos, para se obter uma membrana com elevada condutividade, o método mais adequado é a polimerização in situ na CB drenada. A introdução de PANi na CB obstruiu os poros, levando à formação de um material mais compacto e rugoso. Também foi observado uma diminuição na estabilidade térmica bem como uma diminuição na cristalinidade da CB. A sulfacetamida de sódio foi incorporada nos nanocompósitos para avaliar a atividade antimicrobiana onde, sem estímulo elétrico, apenas o nanocompósito in situ com CB drenada apresentou um efeito inibitório sobre o crescimento de Escherichia coli (E. coli) (13%). Através da aplicação de estímulo elétrico sobre esta membrana, a inibição no crescimento de E. coli é potenciado (20%). Assim sendo, a polimerização in situ da anilina numa membrana drenada mostrou ser eficaz na libertação do fármaco por estímulo elétrico.
Description
Keywords
Bacterial cellulose Polyaniline Cellulose modification Antimicrobial activity Electrical stimulus Inverse gas chromatography Celulose bacteriana Polianilina Modificação da celulose Atividade antimicrobiana Estímulo elétrico Cromatografia gasosa inversa Applied Biochemistry . Faculdade de Ciências Exatas e da Engenharia