Poliuretanos biodegradáveis e nanocompósitos de argilominerais com efeito memória de forma

• Main Author: Iaci Miranda Pereira
• Other Authors: Rodrigo Lambert Oréfice
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2009
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8DRM7G

=== In recent years, there has been increased interest in biodegradable polyurethane (PU) for use in biomedical; particularly the class of PUs with shape memory. In this thesis, six series of segmented PU with different hard segment content were prepared by the prepolymer mixing method in an aqueous environment. To improved PU properties further polyurethane/montmorillonite nanocomposites with different clay content were produced. PUs and their nanocomposites had their chemical structure, morphology, mechanical properties and shape memory properties investigated. The hydrolytic and alkaline degradation were also studied. The cellular viability and proliferation of cementoblasts and human mesenchymal stem cells were also investigated. Thetechniques applied were able to show that the hard-segment content and the hardsegment interactions were the two controlling factors for determining the structure of segmented PUs. Results showed that the degree of clay delamination within the polymer was able to tailor the phase morphology of the polymer. The polymer and the nanocomposites presented shape memory properties. The morphological changes during shape-memory cycles were examined. Recovery process was separated into three stages. The deformation cycle led to the formation of an oriented nanostructure derived from chain alignment. Bulk incompatibility and entropic recovery were the two controlling features for determining the final PU morphology. The recovery was observed to be alsotriggered by the strong interactions among hard domains. A relationship between the ability of the studied PU to recover their original shape and their original nanostructure was determined. Because the filler incorporation disturbs the formation of hydrogen bonds between amine and carbonyl group, interfering with the mobility of polymericchains and the metastable structure formed during deformation, shape recovery was reduced by the presence of nanoparticles. Obtained PUs were designed: (i) to work as guided tissue regeneration membranes to treat periodontal diseases and (ii) for the repair of articular cartilage defects through tissue engineering. Furthermore, we propose theuse of shape-memory polymer as anchoring system for a bladder sensor. === Nos últimos anos, houve um aumento no interesse pelo uso de poliuretanas (PU) para aplicações biomédicas; especialmente para a classe das PUs com memória de forma. Durante esta tese, seis séries de PUs segmentadas com diferentes concentrações de segmento rígido foram preparadas pelo método pré-polimero em um ambiente aquoso. Nanocompósitos poliuretana/montmorilonita com diferentes concentrações de argilas também foram produzidos. PUs e os nanocompósitos tiveram sua estrutura química, morfologia, propriedades mecânicas e memória de forma investigadas. Também foram estudadas a degradação hidrolítica e alcalina além da viabilidade e proliferação celular. As técnicas aplicadas demonstraram que a concentração de segmento rígido e as interações de hidrogênio foram os dois fatores determinantes para estabelecer a morfologia das PUs segmentadas obtidas. Resultados mostraram que o grau de delaminação da argila interfere na morfologia das fases. Os polímeros e os nanocompósitos obtidos apresentaram memória de forma. As mudanças morfológicas durante ciclos de memória de forma foram investigadas. O processo de recuperação da forma permanente foi dividido em três fases. O ciclo de deformação conduziu à formação de uma nanoestrutura orientada derivada do alinhamento das cadeias. A elevação da incompatibilidade no bulk e a recuperação entrópica foram as duas características principais para determinar a morfologia final das PUs. A recuperação da forma também foi ativada pelas interações de hidrogênio entre os domínios rígidos. Uma relação entre a habilidade do PU de recuperar a forma original e a nanoestrutura original foi determinada. Tendo em vista que a incorporação de partículas perturba a formação de interações de hidrogênio entre os grupos amina e carbonila interferindo com a mobilidade das cadeias polímericas e com a formação, durante a deformação, da estrutura semi-estável, a recuperação de forma foi reduzida pela presença de nanopartículas. As PUs obtidas foram projetadas para: (i) trabalhar como membranas de regeneração para doenças peridontais e (ii) para a restauração da cartilagem articular através da engenharia de tecido. Além disso, foi proposto o uso do polímero de memória forma como sistema de ancoramento para o sensor da bexiga.