Francilio de
Carvalho Oliveira
O estudo
da caracterização e da aplicabilidade dos nanocompósitos vem despertando o interesse
da comunidade cientifica, pelo fato da melhoria em suas propriedades física,
química e físico-quimica, quando comparados com os compósitos convencionais (Moraes
et all 2014).
Entre os materiais a serem utilizados na confecção dos
nanocompósitos estão os nanotubos de carbono (NTC), que deste a
sua descoberta em 1991, vem atraindo interesse da comunidade cientifica
especializada, por apresentar vastas aplicações, devido o seu comportamento eletrônico, a alta resistência à oxidação e
temperatura, baixa densidade e excelente condutividade térmica e elétrica (Oliveira et all 2015). Promovendo um aumento
ou melhora da estabilidade química, da resistência mecânica e da facilitação
para incorporação de grupos funcionais, onde poderão propiciar a produção de
diversos materiais, em especial para nosso estudo, arcabouços para sustentação celular (Kalinke et all 2014).
Os NTCs
são uma forma alotrópica do carbono caracterizada pelo enrolamento de uma ou
várias folhas de grafeno de forma concêntrica e cilíndrica, e com cavidade
interna oca, conforme pode ser observado na figura 01.
Figura 01: Estrutura
do Nanotubos de carbono. (Fonte:http://www.inovacaotecnologica.com.br)
O
enrolamento das folhas de NTC dá origem aos dois tipos de nanotubos existentes
(Figura 02): os de parede simples (SWCNT), formados por uma única folha de
grafeno enrolada sobre si mesma para formar um tubo cilíndrico, e os de paredes
múltiplas (MWCNT), formados por um conjunto de nanotubos concêntricos com
diâmetros decrescentes arranjados de forma coaxial (Kalinke et all 2014; Zarbin 2007).
Figura 02 - Representação esquemática da estrutura de nanotubos de
carbono (a) nanotubo de parede simples,(b) nanotubo de parede múltipla. (fonte: http://rede.novaescolaclube.org.br/sites/default/files/importadas/2013/10/07/2000/LfC4j/figura-2.png
A
versatilidade desses materiais permite que sejam explorados em diferentes áreas
de pesquisa e aplicação, dentre elas a área da saúde, em especial, médica e/ou
odontológica, devido as todas as propriedades já relatadas, assim como a sua
característica em poder induzir o aumento de adesão e proliferação de algumas células,
tais como, os odontoblastos e os fibroblastos, além de atuar sobre o efeito de
nucleação de hidroxiapatita e iniciadores de precipitação de apatita (Santos et
all 2015)
A hidroxiapatita (HAP)
possui grande destaque diante de outras biocerâmicas, devido principalmente à
similaridade com o principal componente presente na fase mineral do osso. (Rigo, et all 2007; Reis et all 2012; Amaral et all 2013).
Verifica-se a predominância dos elementos químicos cálcio e fosforo em sua
fórmula molecular (Ca10(PO4) 6(OH)2 ). Em sua forma natural é encontrado em rochas
ígneas, metamórficas e em solos calcários. Sinteticamente vem sendo produzida desde
o início dos anos 70 e tem sido usada clinicamente desde o início dos anos 80,
na forma isolada, ou combinada com outros componentes gerando compósitos ou
nanocompósitos (Pereira, 2014; Oliveira et all; 2015 ).
Os compósitos de
nanotubos podem ser fabricados utilizando diversas técnicas, desde a
convencional; reação química entre os reagentes unidos em um misturador com
temperatura, pressão, concentração, etc, controlados em um determinado tempo,
além da técnica de eletrodeposição. Para a deposição dos nanocompósitos através
da eletrodeposição três processos podem ser realizados: físico, químico e físico-químico,
onde o primeiro usa o sistema de evaporação para consolida-lo; o segundo é puramente
através das reações químicas em fase liquida ou gasosa; enquanto o terceiro
processo baseia-se na eletrodeposição. (Lavall et al, 2010; Oliveira et all;
2015).
Para tanto, neste texto enfatizaremos a
utilização do processo de eletrodeposição na formação de nanocompósitos de
carbonos com hidroxiapatita.
O processo de eletrodeposição pode ser usado
como ferramenta para a formação de nanocompósitos, através do revestimento de
superfícies altamente irregulares com rapidez e em baixas temperaturas, além de
possibilitar um alto controle da cristalinidade do depositado. Entretanto prever
a necessidade da utilização de uma fonte de corrente contínua para o
direcionamento do fluxo de elétrons por não ser um processo não espontâneo
(Oliveira et all, 2015). Deste modo faz-se necessário observar alguns fatores
tais como pH, temperatura, concentração, área superficial do eletrodo, tipo de
substrato e de eletrodo, etc, onde escolhemos dois deste, para apresentar
algumas peculiaridades:
a. Substrato
vs material: o substrato que irá receber
o revestimento deve ser posicionado no anodo (eletrodo negativo) e o material a
ser corroído ou que servirá para terminar o circuito elétrico sem sofrer
corrosão é posicionado no catodo (eletrodo positivo).
b. Eletrodos: eletrodos de platina, ouro, calomelano, carbono
podem ser utilizados neste processo. Ao ser selecionado os eletrodos devem
ficar imersos em uma solução que forneça os elementos do material a ser
depositado ou servir apenas como fonte de íons para fechar o circuito e
promover a transferência de material do catodo para o anodo (Nanba et al;2008).
Durante o processo de eletrodeposição alguns fenômenos
podem ser observados para caracterizar o material, dentre eles pode ser citado
o processo de oxi-redução, verificado através da voltametria cíclica (Oliveira
et all 2015). Após o processo de eletrodeposição o material pode ser caracterizado
por várias técnicas, tais como: Microscopia eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia
por Energia Dispersiva de Raios-X (EDX), Difratometria de Raios-x (DRX),
Ressonância magnética nuclear (RMN), entre outras (Karlinke et all, 2014;
Oliveira et all 2015; Reis et all 2012). Como o objetivo deste manuscrito é o
de apresentar algumas das técnicas a serem utilizadas nos materiais
eletrodepositados, aqui descrevermos apenas, as características do MEV por entendermos
ser uma análise rotineira para superfície.
O MEV é especialmente utilizado para análise
morfológica e química elementar de sólidos. Pode-se realizar análises
morfológicas de superfícies de particulados, polímeros, proteínas, sementes,
compostos inorgânicos e orgânicos. Possibilita análises de superfície fraturada
- análise de falhas, mapeamento químico de superfícies, microanálise
qualitativa e semi-quantitativa de elementos químicos. Avaliação do tamanho de
partículas e porcentagem de fase em microestruturas (Dedavid et all 2007).
O principio de
funcionamento do MEV ( Figura 03) baseia-se na emissão de feixes de eletrons
por um eletrodo negativo (filamento de tungstênio) mediante a aplicação de uma
diferença de potencial entre 0,5 e 30 KV. A variação da aceleração dos eletrons
é permitida devido a variação da voltagem, provocando desta forma um
aquecimento no filamento, os eletrons gerados serão atraídos pelo eletrodo positivo
e a correção do percusso dos feixes é realizado pelas lentes condensadoras que
tem a função de alinha-los em direção a objetiva, esta por sua vez, ajusta o
foco dos feixes de eletrons antes que os mesmo atinja a amostra. Desta forma é
gerada uma imagem transcordificada da energia emitida pelos eletrons (Dedavid et all
2007).
A interpretação destas imagens fornece informações bastante detalhada das
características microestruturais da amostra. Desde modo o Microscópio
Eletrônico de Varredura (MEV) se tornou um instrumento imprescindível na
caracterização de materiais, em particular dos nanocompósitos. Lembrando,
ainda, que ela por si só não fornece todas as informações necessárias para
caracterizar e entender os fenômenos que acontecem durante a formação destes
materiais.
Portanto observa-se que o entendimento da formação dos nanocompósitos
eletrodepositados, necessita de inúmeras técnicas de caracterização que possam
auxiliar, na elucidação deste mecanismo.
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