Surface modification of silicone based materiais for voice prosthesis

Abstract

Este trabalho teve como objectivo a modificação da superfície de membranas de PDMS (polidimetilsiloxano) para aplicação em prótese da fala. Todos os materiais de base silicone para aplicação em prótese da fala sofrem da formação de um biofilme bacteriano, ao longo do tempo. No sentido de inibir ou minimizar a formação deste biofilme bacteriano foram utilizadas diversas técnicas comumente utilizadas na modificação de superfícies, tais como o enxerto de monómeros por radiação ultra-violeta (UV) e o enxerto de grupos amínicos. Também foi utilizada a técnica de modificação por plasma, com posterior enxerto de monómeros. Numa fase inicial as superfícies modificadas foram analisadas através da determinação de ângulos de contacto com a água, pois estes permitem avaliar de uma forma expedita a modificação da superfície. Posteriormente as diferentes superfícies obtidas foram analisadas por Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier e por microscopia electrónica de varrimento para investigação química da amostra e pelo método de Owens, Wendt, Rabel and Kaelble para determinação da energia livre de superfície. Por goniometria dos ângulos de contacto foi possível estimar a hidrofobicidade/hidrofilicidade da superfície ao longo do tempo e com a balança a diminuição/aumento do peso do material. Finalmente o estudo da citotoxicidade e da adesão celular à superfície dos materiais foi avaliada in vitro. Ao longo deste trabalho foram utilizadas técnicas de modificação de superfícies como o enxerto de monómeros à superfície da membrana de silicone, recorrendo à radiação ultravioleta (UV) e ao plasma com Oxigénio e Argon. Os monómeros escolhidos para o efeito foram o metacrilato de hidroxietilo e o ácido metacrílico, pois reúnem características tais como biocompatibilidade, presença de grupos muito hidrofílicos e propriedades antibacterianas. Com estes métodos pretende-se que a introdução dos grupos hidrofílicos proveniente dos monómeros proporcionasse um aumento da componente polar e consequentemente uma diminuição no ângulo de contacto, o que permitiria uma maior resistência bacteriana. Na modificação por plasma, que consistiu na modificação da superfície utilizando como gases o oxigénio e o árgon, foram avaliados os diversos parâmetros (pressão e temperatura) para ambos os gases, de maneira a determinar as condições de processamento óptimas. No III entanto, esta técnica apresenta como debilidade o facto do PDMS não se manter estável ao longo do tempo, levando ao aumento da sua hidrofobicidade ao longo do tempo. Contudo, o enxerto de monómeros por plasma permitiu o aumento da estabilidade da hidrofilicidade da superfície ao longo do tempo. Esta técnica revelou-se eficiente pois permitiu a introdução grupos hidrofílicos na superfície, o que se traduziu no aumento da componente polar e na diminuição do ângulo de contacto. Foram ainda enxertados grupos aminicos (–NH2) na superfície da membrana de silicone recorrendo à 1,6 - hexanodiamina. Para tal foram averiguados 2 protocolos, contudo apenas um se mostrou eficiente na diminuição da hidrofobicidade. A caracterização por espectroscopia de infra-vermelhos evidenciou a presença de grupos amina. O sucesso na introdução de grupos amina traduziu-se num aumento da componente polar e consequentemente na diminuição do ângulo de contacto. Todas as modificações de superfície a que os filmes de PDMS foram sujeitos foram avaliados ao longo de um mês em diferentes meios e verificou-se que a ocorreu recuperação da hidrofobicidade na técnica de enxerto de monómeros por radiação ultra-violeta (UV), enxerto de grupos amínicos e na modificação por plasma, o que sugere reorientação das cadeias poliméricas. A percentagem de inchaço foi praticamente nula em todas as técnicas, excepto na modificação com a amina, que se pode dever à interacção dos grupos amina com o meio. Por último, foi realizada a caracterização da citotoxicidade e da actividade antibacteriana das membranas de PDMS. Nos testes de caracterização da citoxicidade nenhuma das amostras afectou a integridade ou viabilidade celular, o que é fundamental para a sua utilização em aplicações biomédicas. Nos ensaios de caraterização da actividade antibacteriana das amostras verificou-se que as amostras possuem uma baixa actividade antibacteriana. Os resultados obtidos revelaram uma redução do crescimento bacteriano nas amostras em que houve enxerto de MAA por plasma e enxerto de HEMA por UV