Estudo morfológico de micro-partículas de poliestireno produzidas por eletrospray para uso em sistemas de diagnóstico

Abstract

Resumo: A técnica de eletrospray consiste em ejetar uma solução polimérica carregada através de um campo elétrico. Devido às instabilidades eletrohidrodinâmicas, a solução se converte em uma pluma de gotículas ou de filamentos líquidos que se depositam em um substrato. Este trabalho teve como objetivo a análise de micro-estruturas de poliestireno (PS) depositadas por eletrospray/eletrospinning, levando-se em consideração os diferentes parâmetros de deposição como taxa de vazão, campo elétrico aplicado, massa molecular do polímero utilizado, concentrações das soluções poliméricas, características físicas dos solventes utilizados (ponto de ebulição, viscosidade absoluta e tensão superficial) e o caráter de acidez do PS utilizado (utilizandose o copolímero PS carboxilado) visando o uso em sistemas de diagnósticos. Foram feitos estudos morfológicos das estruturas depositadas, os quais envolveram análise de distribuição de tamanho e características da superfície das estruturas. Grande parte dos dados obtidos é consistente em relação à bibliografia consultada, o que indica que se tem um controle razoável da técnica. Ao efetuar o teste de bio-ativação, obteve-se um resultado inesperado, sendo que partículas sem carboxila, que não deveriam ser biologicamente sensíveis, foram ativadas no ensaio biológico. Isso levou a uma análise mais detalhada da composição química das partículas depositadas pelo método e pôde-se constatar que, quando depositadas em um meio aquoso e iônico, as partículas, anteriormente compostas de PS puro, passam a possuir carboxila. Esse fato indica que as moléculas de poliestireno recebem uma carga elétrica alta o suficiente para ionizarem e receberem os íons presentes na água, formando carboxila. Este resultado se mostrou muito surpreendente e conveniente, uma vez que o polímero PS é muito mais facilmente obtido do que o copolímero PS carboxilado, de difícil sintetização e que se mostra resistente em formar uma partícula esférica quando depositado por eletrospray. Os resultados obtidos oferecem uma rota alternativa de produção de particulado biologicamente ativo para emprego em diagnóstico.

Abstract: The technique of electrospray consists in ejecting a charged polymeric solution through an electric field. Due to the electrohidrodinamic instabilities, the solution converts to a plume of small droplets or liquid filaments that are deposited in a substrate. This work had as objective the analysis of microstructures of polystyrene (PS) deposited by eletrospray/eletrospinning, considering the different deposition parameters as flow rate, applied electric field, molecular weight of the polymer, polymeric solution concentration, physical characteristics of the used solvents (boiling point, absolute viscosity and surface tension) and acid character of the PS (using the carboxylated PS copolymer) aiming at their use in diagnosis systems. Morphological studies of the deposited structures where made, which involved size distribution analysis and surface characteristics of the structures. Great part of the obtained data is consistent to the consulted bibliography, what indicates that we managed to have a reasonable control of the deposition method. When the bio-activation test was done, an unexpected result was obtained, the non-carboxylated particles, which should not be biologically sensitive, where activated during the biologic assay. This led to a more detailed analysis of the chemical composition of the particles deposited by the method and it could be noted that, when deposit in an watery an ionic medium, the particles, previously made of common PS, begin to present carboxyl. This fact indicates that the polystyrene molecules receive a high enough electric charge to ionize and receive the ions present in the water, forming the carboxyl. This result was unexpected and convenient, since the common PS much more easily obtained than de carboxylated PS copolymer, witch is difficult to synthesize and shows itself resistant to form spherical particles when deposited by eletrospray. The obtained results offer an alternative route for the production of biologically active particulate for diagnostic applications.