Nesse capítulo foi mostrada a fabricação de fibras fotoluminescentes em escala nano e micrométricas com potencial aplicação como um sensor inteligente de radiação para utilização no tratamento da hiperbilirrubinemia neonatal. O desenvolvimento desse trabalho iniciou-se com a proposta de produzir fibras e nanofibras de PVC, MEH-PPV e PVC:MEH-PPV a partir da técnica de eletrofiação, para o desenvolvimento de sensor unidimensional (1D) que tem sua cor emitida alterada do vermelho ao transparente com a exposição à radiação, permitindo, fácil leitura de dose, praticidade e confiabilidade.
Ademais, foi possível através da técnica de eletrofiação fabricar fibras e nanofibras de PVC e PVC:MEH-PPV, além disso, correlacionar a incorporação do MEH-PPV ao diâmetro da fibra. Ou seja, o aumento da proporção do polímero luminescente à solução de PVC 0,1 g/mL conduziu ao aumento do diâmetro das fibras. Já em relação ao número de contas houve um decréscimo de numero de contas observado em função ao aumento da concentração de MEH-PPV. Outra característica significante a ser destacada foi ao tempo de degradação da fibra sob-radiação azul. Observou-se que aparentemente que o radical cloro do PVC não interferiu na cinética de degradação do MEH-PPV, pois esta se apresentou lenta. No entanto, as fibras e nanofibras de PVC:MEH-PPV responderam positivamente à exposição a radiação azul, uma vez que houve alteração da cor do vermelho ao transparente em função do tempo de exposição.
Esses fatores atrelados à simplicidade de fabricação e baixo custo de processamento e de materiais utilizados mostram o grande potencial de aplicação dessas fibras e nanofibras fotoluminescentes como dosímetros de radiação unidimensionais preparados e caracterizados neste trabalho.
104
CAPÍTULOV
CONCLUSÃO
Neste trabalho foram preparados, por eletrofiação, e caracterizadas nano e microfibras fotoluminescentes baseadas em dois compostos orgânicos, o MEH-PPV (polímero orgânico conjugado luminescente) e o PVC (polímero convencional como matriz), para possível aplicação como sensores de radiação azul. A utilização do sistema de eletrofiação permitiu fabricar fibras com diâmetros reduzidos de 80 nm a 2μm, cuja composição de PVC:MEH-PPV influencia diretamente essa grandeza. A exposição de um sistema composto pela mistura dos dois materiais à radiação resultou em alterações gradativas nas cores refletidas e emitidas da mistura devido, principalmente, às mudanças nas propriedades ópticas e estruturais do MEH-PPV. Tais mudanças de cor são o resultado direto de processos de fotodegradação do MEH-PPV, que apesar de deletérios às aplicações desse polímero em dispositivos luminosos, sobretudo diodos emissores de luz e displays, possibilitou o desenvolvimento de um conjunto de fibras fotoluminescentes com acúmulo de dose quando expostos a radiação azul.Outra característica importante a ser destacada é a possível atuação dos radicais cloro na fotodegradação do MEH-PPV. Observou-se que nesse sistema a cinética da reação foi lenta. Assim pode-se afirmar que os radicais cloro não atuaram como catalisadores da reação como o esperado. Por outro lado, o estudo do efeito da concentração das soluções de PVC:MEH-PPV mostrou que a proporção de MEH-PPV à solução de PVC teve relação direta com o diâmetro das fibras. Ademais, o estudo da fotodegradação permitiu-nos concluir que a alteração da cor esta relacionada à diminuição no tamanho efetivo da conjugação da cadeia polimérica principal desse polímero. Nesse caso, com a substituição de ligações vinílicas por grupos carbonilas, já bastante explorada na literatura. Em relação às propriedades ópticas, os resultados obtidos mostraram que as soluções orgânicas apresentaram alteração das cores refletida e emitida do vermelho-laranja ao transparente ou incolor. Isso poderá possibilitar, por exemplo, a fabricação de tecidos que mudam de cor com a radiação. Assim, de acordo com a proposta da eletrônica orgânica: dispositivos “vestíveis” que tem sua cor alterada com a exposição à radiação.
105 É possível fabricar fibras e nanofibras de PVC e PVC:MEH-PPV (veja Figs 4.1
– 4.3, 4.14-4.18 e 4.25 – 4.49);
O aumento da concentração de MEH-PPV está diretamente relacionado ao aumento do diâmetro das fibras de PVC:MEH-PPV. Possivelmente, este efeito está associado ao aumento da viscosidade além do consequente aumento de emaranhado de cadeias poliméricas na solução (veja Figura 4.50);
O número de contas diminuiu enquanto que o numero de poros aumentou com o aumento da concentração de MEH-PPV na solução.
Aparentemente, não há relação do cloro do PVC na cinética de degradação do MEH-PPV, o que contrapõe aos resultados prévios da literatura [81]. Isso pode estar associado à concentração de MEH-PPV utilizada na composição das fibras. Nesse caso, a cinética de degradação induzida pela presença do radical cloro seria “imperceptível” por FTIR levando-se em consideração às condições usadas para exposição das mesmas à radiação;
As mantas de PVC:MEH-PPV responderam positivamente à exposição a radiação azul (veja Figs 4.57 a 4.62).
Saliente-se ainda que a partir desse trabalho estão abertas perspectivas para o desenvolvimento de outros tipos de sensores unidimensionais com propósitos de controle quantitativo e qualitativo das taxas exposição em regiões específicas e reduzidas. Neste sentido, nesse trabalho, estamos dando um grande passo ruma à nanotecnologia no sentido de se utilizar a técnica de eletrofiação para produção de sensores em escala cada vez menores aliando a esta a utilização de diferentes materiais orgânicos, muito utilizados na fabricação de dispositivos de luz (OLED’s), como elemento ativo de dosímetros. Contudo, embora muito explorados para uso em OLED’s, há poucos trabalhos [111] na literatura que usa a técnica de eletrofiação e a mistura desse sistema orgânico em displays. Logo, além da utilização simultânea da técnica e dos materiais em dosímetros, também vale ressaltar que este trabalho é um dos pioneiros na utilização de misturas de PVC e MEH-PPV para fabricação de dispositivos eletrônicos orgânicos. Finalmente, vale ressaltar, mais uma vez, que as fibras luminescentes propostas fabricadas pela técnica de eletrofiação à base de polímeros convencionais e luminescentes para a possível aplicação como dosímetro para o monitoramento da radiação empregada na terapêutica da hiperbilirrubinemia é um sistema inovador de controle de qualidade dos equipamentos de fototerapia neonatal.
106 A título de ilustração, a Figura 5.1 mostra o conjunto de nano e microfibras luminescentes obtidas pela técnica de eletrofiação à base de PVC:MEH-PPV para possível aplicação como sensor unidimensional inédito. Nesse caso em especial, a possibilidade de fabricação de dispositivos “vestíveis”, tais como tecidos, à base dessas fibras, cuja cor seja alterada pela exposição a diferentes energias e doses de radiação.
FIGURA 5.1: Foto do conjunto de micro e nanofibras luminescentes obtidas pela técnica de
107
CAPÍTULOVI
PRINCIPAISRESULTADOSGERADOS
Apresentações de Trabalho
nanofibers by electrospinning. XIII Encontro da Sociedade Brasileira de Pesquisa em Materiais, 2014.
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