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Tipo do documento: Dissertação
Título: Caracterização da superfície de PLA produzido por manufatura aditiva com selante antimicrobiano para uso na confecção de EPI
Título(s) alternativo(s): Surface characterization of PLA produced by additive manufacturing with antimicrobial sealant for use in the manufacture of PPE
Autor: Souza, Fernanda Torres de 
Primeiro orientador: Mangiavacchi, Norberto
Primeiro coorientador: Diniz, Marília Garcia
Primeiro membro da banca: Chalhub, Daniel José Nahid Mansur
Segundo membro da banca: Miguel, Marco Antônio Lemos
Terceiro membro da banca: Pimenta, André Rocha
Resumo: O objetivo deste trabalho foi caracterizar propriedades da superfície de polímero à base de poliácido láctico (PLA) utilizado na confecção de partes de protetores faciais e fabricados por manufatura aditiva (impressão 3D), na situação não recoberta e recoberta com selante inorgânico à base de Cobre (mistura de verniz com sulfato de cobre). A metodologia incluiu a fabricação das placas poliméricas de PLA através de manufatura aditiva, com o mesmo material e processo usado na confecção de suportes para protetores faciais comumente usados em ambientes hospitalares. As placas foram revestidas manualmente com um selante à base de Cobre e que teve seu efeito bactericida testado de modo in vitro sobre oito estirpes diferentes de bactérias que estão comumente presentes em ambiente hospitalar. Foram utilizadas técnicas de avaliação e inspeção visual, microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise química semiquantativa por espectroscopia por dispersão de energia (EDS), medidas de rugosidade, análise e processamento digital de imagens (PDI) e metodologia de testes in vitro para crescimento de culturas de bactérias. Os valores de rugosidade média (Ra) para as placas de PLA foram de 22,51 ± 8,40 µm na direção perpendicular às linhas de orientação preferencial geradas pela impressão e 8,72 ± 3,49 µm em direção paralela à estas linhas, o que indicou forte anisotropia na morfologia da superfície. Para teores entre 0,1 - 0,001g de Sulfato de Cobre / ml de selante preparado, o PLA apresentou os selantes fortemente aderidos após 24 horas de cura sobre as superfícies e os resultados de PDI mostraram que clusters de Sulfato de Cobre ocupavam áreas que variaram entre 1 - 17 % da área das placas. Após etapa preliminar de avaliação qualitativa, na qual oito diferentes estirpes de bactérias mostraram que o selante possuía efeito antimicrobiano, foram realizados testes in vitro com a finalidade de quantificação da efetividade do efeito antimicrobiano com apenas duas espécies de bactérias, uma Gram Negativa (Escherichia coli ATCC 11229) e outra Gram Positiva (Staphylococcus aureus ATCC 25923). Foram feitos testes em triplicata para o crescimento destas culturas sobre as placas de PLA com selante, com verniz e sem selante (controle). Após 30 minutos de inoculação das culturas comparando o inoculo final da placa sem selante (pura) com a placa com selante, obtivemos uma redução de 39,77x (redução de aproximadamente 102) de crescimento de unidades formadoras de colônias (ufc) para Staphylococcus aureus e uma redução de 43,72x (redução de aproximadamente 102) de crescimento de ufc para Escherichia coli.
Abstract: This work was to characterize the surface with a bactericidal sealant and to obtain properties of the polymer surface based on Polylactic acid (PLA) used in the manufacture of facial protectors (face shield) made by additive manufacturing (3D printing), with the sealant and without the sealant with inorganic copper-based sealant. The methodology included the manufacture of PLA through additive manufacturing, with the same material and process used in the manufacture of facial protectors commonly used in the hospital environments, such as those that were coated with a copper-based sealant. Visual exploration techniques, optical microscopy (OM), scanning electron microscope (SEM), chemical analysis by energy dispersion spectroscopy (EDS), surface roughness measurements and digital image analysis, processing (PDI) were used and in vitro tests. Roughness measurements for advanced PLA plates by 3D printing with and without the presence of the sealant, values of average roughness (Ra) of 22.51±8.40 µm in the direction parallel to the guidance lines generated by printing and 8.72±3.49 µm in a direction perpendicular to these lines, which indicates a Strong anisotropy in the surface morphology. For levels between 0.1 - 0.001g of copper Sulfate/ml of prepared sealant, PLA presents tightly adhered sealants after 24 h of curing and the results of PDI that these known surfaces covered with levels varying between 1 - 17% copper sulfate, respectively. The presence of a sealant with the lowest necessary copper Sulfate caused a smooth reduction in the roughness values, for both tested. Morphological, qualitative and quantitative analysis of the surface of the material and the inorganic agent will in the future be associated with quantitative and qualitative measurements of cell cultures to evaluate the bactericidal effects of the surface with the proposed sealant. After a preliminary qualitative evaluation step, in which eight strains of bacteria showed that the sealant had antimicrobial effect, in vitro tests were performed to quantify the effectiveness of antimicrobial effect with only two types of bacteria, a Gram-Negative (Escherichia coli ATCC 11229) and another Gram-Positive (Staphylococcus aureus ATCC 25923). Triplicate tests were performed for the growth of these cultures on PLA plates with sealant, with varnish and without sealant (control). After 30 min of inoculation of cultures comparing the final inoculation, of the plate without sealant (pure) with the plate with sealant, we obtained a reduction of 39.77x (reduction of approximately 102) of growth of colony-forming units (ufc) for Staphylococcus aureus and a reduction of 43.72x (reduction of approximately 102) pfc growth for Escherichiacoli.
Palavras-chave: Mechanical engineering
Polymers
Protective devices
Anti-infective agents
Engenharia mecânica
Polímeros
Dispositivos protetores
Agentes antiinfecciosos
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação: SOUZA, Fernanda Torres de. Caracterização da superfície de PLA produzido por manufatura aditiva com selante antimicrobiano para uso na confecção de EPI. 2021. 71 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Restrito
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/16947
Data de defesa: 8-Jun-2021
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Mecânica



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