Uma equipe interdisciplinar de pesquisadores da Universidade do Alabama em Birmingham desenvolveu um novo processo ativado por plasma que pode limitar a proliferação de toxinas de implantes na corrente sanguínea de um paciente. A equipe, liderada por Vinoy Thomas, Ph.D., professor associado do Departamento de Engenharia Mecânica e de Materiais da Escola de Engenharia da UAB, publicou recentemente descobertas no ACS Applied Materials &Interfaces Diário.
No artigo, os autores explicam que um grande desafio do desenvolvimento de material de implante biomédico modificado por nanopartículas é fixar de forma estável nanopartículas metálicas em diferentes superfícies, particularmente superfícies de polímeros.

"Durante anos, os cientistas conseguiram a síntese de nanopartículas metálicas em soluções aquosas usando agentes redutores químicos e biológicos (extratos de plantas)", disse Thomas. “O desafio de anexar nanopartículas metálicas é especialmente difícil em casos envolvendo biomateriais poliméricos hidrofóbicos, nos quais a maioria dos biomateriais poliméricos se enquadra”.

Para enfrentar esse desafio, Thomas e sua equipe desenvolveram um processo ativado por plasma chamado redução eletroless de plasma. O processo PER permite que os pesquisadores depositem nanoestruturas de ouro e prata em diferentes superfícies de materiais poliméricos 2D e 3D, como papel de celulose, máscaras faciais à base de polipropileno e andaimes de polímero impressos em 3D.

"É bem conhecido que existem problemas de toxicidade oferecidos pela liberação rápida e prematura das nanoestruturas metálicas do material do implante na corrente sanguínea", disse Thomas. "Esta questão só poderia ser resolvida garantindo a ancoragem estável das nanoestruturas metálicas nas superfícies dos implantes. Isso nos inspirou a otimizar nosso processo PER conduzindo uma investigação sistemática e aprofundada da concentração do precursor metálico seguida de lavagem por sonicação antes da cultura de células em vitro."

No estudo de Thomas, sua equipe conseguiu ancorar com sucesso nanopartículas de prata na superfície de polímeros impressos em 3D sem qualquer liberação rápida no ambiente. A experiência em manufatura aditiva da equipe também permitiu que eles projetassem wafers de andaimes 3D menores que se encaixariam no poço de uma placa de 96 poços.

"Antecipamos que o design de andaimes 3D menores e consistentes garantiria testes in vitro em larga escala e mais confiáveis ​​de andaimes 3D", disse Thomas. “Esta otimização sistemática de fazer nanoestruturas metálicas uniformes em andaimes 3D com citocompatibilidade e potenciais propriedades antibacterianas será altamente relevante e pode potencialmente causar um impacto no desenvolvimento futuro de andaimes biocompatíveis, especialmente para a doença de osteomielite”.

A equipe levou dois anos para desenvolver o processo PER, mas o processo é apenas um dos vários aspectos que Thomas está estudando em relação ao plasma.

"Plasma, o quarto estado da matéria, é um gás parcialmente ionizado que representa um dos métodos mais verdes de sintetizar nanopartículas metálicas em fase líquida", disse ele. “Tem uma enorme capacidade no processamento de materiais e na descontaminação de superfícies para prevenir a propagação do COVID-19 e outras doenças transmissíveis”. + Explorar mais

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